title
stringlengths 1
146
| content
stringlengths 0
337k
| timestamp
timestamp[s] |
|---|---|---|
RSA
|
RSA היא מערכת הצפנת מפתח ציבורי דטרמיניסטית מעשית הראשונה שהומצאה והיא עדיין בשימוש נרחב במערכות אבטחת מידע מודרניות, תקשורת מחשבים ומסחר אלקטרוני. ב־RSA, כבכל מערכת מפתח ציבורי, מפתח ההצפנה אינו סודי והוא שונה ממפתח הפענוח שנשמר בסוד, על כן היא נקראת אסימטרית. האסימטריה ב־RSA נובעת מהקושי המעשי שבפירוק לגורמים של מספר פריק שהוא כפולה של שני ראשוניים גדולים, שהיא בעיה פתוחה בתורת המספרים. השם RSA נובע מראשי התיבות של שמות המשפחה של הממציאים, רון ריבסט, עדי שמיר ולאונרד אדלמן, שפרסמו את האלגוריתם לראשונה ב־1977. ישנן עדויות שהאלגוריתם היה ידוע עוד קודם לכן לשירותי המודיעין של ארצות הברית והממלכה המאוחדת ונשמר בסוד מטעמים של ביטחון לאומי.
ב-RSA השולח משתמש במפתח ההצפנה הציבורי של הנמען כדי להצפין עבורו מסר כך שרק הנמען מסוגל לפענחו באמצעות המפתח הפרטי המתאים שברשותו. המפתח הציבורי כולל שלם יחד עם השלם הפריק שהוא כפולה של שני ראשוניים גדולים שווים באורכם בקירוב, הנקרא מודולוס. הצפנה היא העלאת המסר בחזקת מודולו ואילו פענוח נעשה על ידי הפעולה ההפוכה אותה הנמען מבצע על ידי העלאת הטקסט המוצפן בחזקת ההופכי הכפלי של שהוא המפתח הסודי (שאותו אפשר לכתוב גם: ) במילים אחרות פענוח שקול להוצאת שורש ממעלה מודולו .
בידיעת הגורמים הראשוניים חישוב המפתח הסודי מתוך המפתח הציבורי הוא מלאכה קלה, כפי שיתואר בהמשך ואילו ללא ידיעת הגורמים הראשוניים לא ידועה דרך יעילה לחישובו בזמן סביר. לכן "הקושי" נמדד במספר הפעולות האלמנטריות הנדרש כדי לפרק את המודולוס לגורמים. ההבדל בפקטור העבודה בין העלאה בחזקה מודולרית לבין חישוב שורש מודולרי שהן פעולות הופכיות, הוא המקור לפונקציה החד־כיוונית שבבסיס RSA. שבירת מערכת ההצפנה, דהיינו פענוח המידע ללא ידיעת הגורמים הראשוניים של נקרא בעיית RSA. היא נחשבת לבעיה קשה אם כי אין הוכחה שהיא קשה לפחות כפירוק לגורמים. אלגוריתם RSA נחשב איטי יחסית ועל כן אינו מתאים להצפנה ישירה של מידע בכמות גדולה. במקום זאת, במערכת הצפנה היברידית, RSA משמש לשיתוף והעברה של מפתח להצפנה סימטרית, אשר בתורו משמש להצפנת המידע עצמו עם אלגוריתם מועדף כמו AES.
RSA שאבה השראה מרעיון המפתח הציבורי שנהגה כשנה קודם לכן על ידי ויטפילד דיפי ומרטין הלמן והוא האלגוריתם האסימטרי הראשון ששימש גם להצפנה וגם לחתימה דיגיטלית. RSA היה לפורץ דרך בתולדות ההצפנה המודרנית והמצאתו העלתה את בעיית פירוק לגורמים לחזית המחקר בתורת המספרים היישומית, שכן ביטחונו מסתמך על כך שלא ניתן לפתור בעיה זו בפרק זמן סביר. אלגוריתם RSA אינו פוסט־קוונטי, כלומר עם המצאת מחשב קוונטי מעשי בקנה מידה גדול, צופן RSA לא יהיה בטוח יותר לשימוש משום שבעיית פירוק לגורמים תהיה קלה לפתרון באמצעות אלגוריתם שור.
היסטוריה
ממוזער|175px|עדי שמיר בכנס בנושא המאגר הביומטרי, אפריל 2012
החיסרון העיקרי בצפנים סימטריים הוא שהמפתח הסודי נדרש הן להצפנה והן לפענוח ולכן יש צורך להעבירו לידי השולח בדרך כלשהי ובכך לסכנו בחשיפה. ב־1976 פרסמו ויטפילד דיפי ומרטין הלמן מאמר המתאר את התפיסה של ההצפנה האסימטרית, שבה הנמען מפרסם מפתח הצפנה פומבי בעזרתו מבוצעת הצפנת מסרים הנשלחים אליו, ואילו הפענוח מתבצע אך ורק באמצעות המפתח הפרטי שברשותו, שמעולם לא נחשף. כשנה לאחר מכן ב־1977, רונלד ריבסט, עדי שמיר ולאונרד אדלמן מ־MIT פרסמו לראשונה במגזין סיינטיפיק אמריקן את RSA, שיישם לראשונה את המודל של דיפי והלמן באופן מעשי. אלגוריתם RSA זיכה את ממציאיו בפרס טיורינג לשנת 2002.
זכויות יוצרים
RSA נרשם כפטנט בארצות הברית בשנת 1983 ותוקפו פג בספטמבר 2000. בדצמבר 1997 פרסם מטה התקשורת של המודיעין הבריטי GCHQ מסמך בו נטען כי רעיון המפתח הפומבי היה ידוע להם כעשור לפני שהתפרסם. הם גילו לטענתם גם את RSA וגם את דיפי־הלמן, אך שמרו את הדבר בסוד. גם ה־NSA טען שגילה את RSA הרבה לפני שנודע לציבור, אולם התגלית סווגה כסוד לאומי. המתמטיקאי הבריטי קליפורד קוקס שעבד בסוכנות הביון הבריטית, פרסם מסמך בו נטען כי ב־1973 המציא אלגוריתם הצפנה דומה ל־RSA. ייתכן שבקהיליית המודיעין המצאות אלו היו ידועות שנים רבות לפני שהציבור התוודע להן. בכל מקרה ספק אם לממצאים אלו הייתה תועלת מעשית כלשהי באותה עת.
הכנה
בגרסת RSA הבסיסית, תחילה להכנה:
בוחרים שני מספרים ראשוניים גדולים ו־
מחשבים את
מחשבים את . הפונקציה נקראת פונקציית אוילר המייצגת את סדר החבורה.
בוחרים שלם שהוא זר ל־ (בעבר היה נהוג לבחור e=3, אך התגלו בו פרצות אבטחה. היום נהוג לבחור e=65537)
מחשבים המקיים את הקונגרואנציה: . כלומר מקיים את: .
פירוט הפרמטרים
ו־ בשלב 1 צריכים להיות ראשוניים גדולים כדי להקשות על פירוק לגורמים ואקראיים כדי להקשות על ניחושם. האסטרטגיה המומלצת היא להגריל מספר אקראי אי־זוגי באורך הרצוי באמצעות מחולל פסאודו-אקראי ובדיקת ראשוניותו באמצעות אלגוריתם לבדיקת ראשוניות. אפשר להסתפק באלגוריתם הסתברותי כגון מילר־רבין אם הפרמטרים נבחרו כראוי. משפט המספרים הראשוניים מבטיח שתוך מספר קטן יחסית של הגרלות (בערך כמספר הספרות של המספר), נתקלים בראשוני.
נקרא מודולוס. החישובים מתבצעים בחוג שבו מחושבת השארית של כל פעולה אריתמטית במספר n (ראו חשבון מודולרי). משמש כמפתח פומבי ונדרש להצפנה ופענוח.
הוא מפתח פומבי המשמש להצפנה ויכול להיות כל שלם טבעי הנמוך מ־ ובלבד שיהיה זר ל־ כלומר שאין לו מחלק משותף עם מלבד 1. מסמנים זאת: (הפונקציה gcd מציינת מחלק משותף מרבי). זאת כדי להבטיח כי ההצפנה תהיה תמורה ייחודית (כלומר עבור כל מסר מוצפן יהיה מסר מפוענח יחיד המתאים לו). רצוי לבחור קטן ככל האפשר כדי להקל על תהליך ההצפנה.
הוא מפתח פרטי המשמש לפענוח וצריך להישמר בסוד. הוא הופכי כפלי מודולרי של (מודולו ) וניתן לסמנו: . להכנת אפשר להיעזר באלגוריתם אוקלידס המורחב (להלן)
הראשוניים ו־ לא נחוצים לתהליך ההצפנה והפענוח על כן רצוי להשמידם.
פרמטרים מתקדמים
בתקן PKCS (גרסה 2), שונה מעט תהליך הכנת המפתחות. במקום לחשב את מחשבים את , שהוא האקספוננט של חבורת אוילר (הפונקציה היא הכפולה המשותפת המינימלית). במקרה זה צריך לקיים את יחס השקילות .
תקן PKCS תומך בגרסה מתקדמת הנקראת RSA-CRT בה מנצלים את משפט השאריות הסיני כדי לחלק את מפתח הפענוח הסודי לשני מפתחות קטנים. מחשבים את כך שמתקיים ו־ כאשר ובאופן דומה מחשבים את מקדם CRT שהוא ההופכי הכפלי של מודולו המסומן בקיצור . הראשוניים ומקדם ה־CRT נדרשים להצפנה ופענוח ועל כן יש לשומרם בסוד. כמו כן תהליך הפענוח שונה במעט (להלן).
התקן תומך גם בגרסת "Multi-prime" שבה מספר הגורמים הראשוניים של המודולוס גדול משניים. במקרה זה, עבור הראשוניים כאשר מחשבים את המעריכים כך שמתקיים וכן הנקראים מקדמי כך שמתקיים כאשר הוא כפולה של כל הראשוניים למעט . בשיטה זו יש לשמור את כל השלישיות . וכן תהליך הפענוח שונה בהתאם (להלן).
הצפנה ופענוח
אליס משדרת לבוב את מפתחות ההצפנה () ושומרת בסוד את המפתח . אם בוב מעוניין לשלוח את המסר לאליס תחילה עליו להפוך את לערך מספרי הנמוך מ־ בדרך מוסכמת כלשהי.
הצפנה
.
להצפנה בוב פשוט מעלה את בחזקת ונוטל את השארית מחילוק ב־. את הטקסט המוצפן הוא יוכל לשדר לאליס בערוץ פתוח ונגיש לכל.
פענוח
לפענוח אליס משחזרת את המסר מתוך הטקסט המוצפן בעזרת המפתח הסודי בדרך זו:
גרסאות מתקדמות
RSA-CRT
בגרסת CRT המופיעה בתקן, תהליך ההצפנה נותר זהה אך תהליך הפענוח שונה והוא מורכב משלושה שלבים:
משתמשים במפתחות הפענוח מתהליך ההכנה לעיל, כדי לחשב את וכן .
מחשבים את כאשר הוא הופכי כפלי מודולרי של מודולו
התוצאה תהיה
היות שפעולת העלאה בחזקה מודולרית היא הפעולה הארוכה והאיטית ביותר בכל התהליך. היתרון בשיטה זו כאמור שהיא נעשית מודולו ו־ כל אחד בנפרד. היות שהם קטנים מהמודולוס בחצי מושג שיפור בפקטור של 2 בקירוב.
RSA Multi-primes
בגרסת Multi-Prime שבה מספר הגורמים גדול משניים, שוב ההצפנה זהה לגרסה הבסיסית ואילו הפענוח מתבצע כדלהלן:
תחילה עבור הגורמים כאשר מחשבים את כאשר הם מפתחות הפענוח שהוכנו קודם (פרמטרים מתקדמים לעיל).
מחשבים את .
מחשבים את .
מציבים ועבור עד מחשבים את:
(כפולת כל הראשוניים למעט )
יש לזכור שכל הפעולות מבוצעות מודולו .
מכיוון שהפרמטרים ביישום מעשי בדרך כלל גדולים, חישוב חזקות בסדר גודל כזה נעשה בשיטות לחישובים מודולריים מרובי ספרות (ראו חשבון מודולרי).
השיטה הבסיסית המתוארת כאן אינה בטוחה לשימוש לפי מודל ביטחון מחמיר שנקרא עמידות נגד התקפת מוצפן-נבחר לכן במרבית המקרים אין להשתמש בה כך. תחת זאת, התקן מפרט שיטות להכנה בטוחה של המסר להצפנה באופן כזה שההצפנה תהיה בטוחה ולא תדליף מידע שלא במתכוון (ראו ריפוד). בנוסף, כדי למנוע התקפה אקטיבית על המערכת מצד גורם זדוני שיכול לשנות מסרים בדרכם, רצוי להבטיח את שלמות המפתחות ושייכותם לבעליהם. מקובל לרשום את המפתח הציבורי אצל צד שלישי מהימן כמו רשות אישורים (ראו מפתח פומבי).
בסיס מתמטי
ביטחון שיטת RSA מתבסס על בעיית RSA כדלקמן; נתון שלם חיובי , מכפלת שני ראשוניים שונים שווים בגודלם בקירוב, נתון שלם חיובי הנמוך מ־ המקיים (פירושו ש־ זר ל־) ונתון שלם כלשהו. מצא את המקיים את המשוואה: . במילים אחרות הבעיה היא מציאת שורש ממעלה של (מודולו ).
הרעיון מאחורי אלגוריתם הפענוח של RSA מבוסס על משפט אוילר הקובע: עבור כל ו־ טבעיים הזרים זה לזה (שאין להם מחלק משותף מלבד 1) מתקיים:
. הפונקציה נקראת פונקציית אוילר ומייצגת את מספר הטבעיים הזרים ל־ וקטנים ממנו. אם מכפילים את שני אגפי השקילות האמורה ב־ מתקבל: .
הוכחת נכונות
לפי האלגוריתם מפתח הפענוח מקיים את השקילות ,
כלומר הוא כפולה כלשהי של שהוא בעצם , בניסוח אחר קיים שלם המקיים לכן הוא פתרון של המשוואה כי עבור כל שלם הנמוך מ־ מתקיים:
,
,
,לפי חוקי החזקות,
היות שמתקיים ,
חוקי החזקות שוב,
נובע ממשפט אוילר
והפתרון הוא יחיד כיוון שאם קיים פתרון אחר נניח שגם הוא פתרון של אז:
,
,
,היות ש־,
לפי חוקי החזקות
לפי משפט אוילר
היות ש־ הוא פתרון של .
דוגמה במספרים קטנים
נניח שאליס בוחרת את הראשוניים
ומחשבת את:
ואת פונקציית אוילר:
וכן בוחרת את , שימו לב שמתקיים כנדרש.
בעזרת אלגוריתם אוקלידס המורחב מתקבל
לכן יהיה מפתח הפענוח המתאים. אליס שולחת את
ואת לבוב ושומרת בסוד את .
אם בוב מעוניין להצפין את המסר עבור אליס הוא מחשב את:
ושולח את לאליס.
כשאליס מקבלת את היא משחזרת את בעזרת המפתח הסודי:
.
בגרסת CRT מחשבים תחילה את מפתחות הפענוח כי מתקיים באופן דומה מוצאים את .
ואז לפענוח מחשבים את וכן
מחשבים את ההופכי הכפלי של מודולו שהוא ואז . שימו לב שהיות ש־ הוא מספר שלילי לכן לפי הכלל בחשבון מודולרי (מודולו במקרה זה) הוא שקול למעשה ל־.
מה שנותר הוא לחשב את .
הדוגמה היא להמחשה בלבד, בפועל חובה על הראשוניים ו־ להיות הרבה יותר גדולים מהדוגמה המובאת כאן. זאת כדי למנוע ניסיון לתקוף את האלגוריתם על ידי פירוק לגורמים באמצעות אלגוריתם פירוק לגורמים ידוע (ראו פירוק לגורמים) ואז לחשב את מפתח הפענוח באותה דרך שבה מחשב אותו המקבל.
חתימה דיגיטלית
אלגוריתם RSA יכול לשמש גם כחתימה דיגיטלית. כיוון שפונקציית ההצפנה היא התאמה על המפתחות יכולים להחליף תפקידים והחתימה מתבצעת על ידי היפוך סדר ההצפנה והפענוח לעיל. כדי לחתום על המסר אליס מצפינה אותו באמצעות המפתח הסודי שלה ושולחת את התוצאה לבוב, כדי לאמת את החתימה בוב מפענח את המסר באמצעות המפתח הפומבי (של אליס). אולם אין לחתום על מסמך בשיטת RSA בצורה ישירה אלא יש צורך תחילה לקודד את המסר באמצעות פונקציית יתירות כלשהי או פונקציית גיבוב לפני החתימה ואת החתימה לבצע על תוצאת הפונקציה במקום על המסר עצמו כדלהלן:
אם אליס מעוניינת לשלוח את המסר כשהוא חתום על ידה לבוב, היא מבצעת:
(בדיוק כמו בתהליך הפענוח לעיל).
כאשר היא פונקציית היתירות האמורה והחתימה היא . שימו לב אף על פי שהמטרה בחתימה הדיגיטלית אינה סודיות, כיוון שאליס בעצם הצפינה את המסר היא לא צריכה לשלוח אותו כיוון שבוב מסוגל לשחזרו מתוך החתימה. על כן השיטה המתוארת אפשרית רק כשהמסר קצר (קטן מהמודולוס), כדי לחתום על מסר גדול יותר, נוקטים בשיטה אחרת, תחילה משתמשים בפונקציית גיבוב על המסר ואת החתימה מבצעים על תוצאת פונקציית הגיבוב במקום על המסר עצמו. במקרה זה אליס תצטרך לשלוח גם את המסר עצמו בנפרד.
לאימות החתימה, בוב מחשב את:
(בדיוק כמו תהליך ההצפנה לעיל)
בוב משיג עותק אותנטי של מפתח האימות של אליס (המקביל למפתח ההצפנה ) באמצעותו מפענח את ובהפעלת הפונקציה ההופכית משחזר את המסר המקורי. בוב יכול להיות משוכנע כי רק אליס שהיא בעלת המפתח הפרטי המתאים, יכולה הייתה להיות המקור למסר ובמיוחד שלא שונה על ידי גורם כלשהו במהלך המשלוח.
פונקציית היתירות הכרחית כיוון שללא השימוש בה יהיה קל למצוא מסר אחר שעבורו החתימה של אליס תהיה תקפה ללא ידיעת המפתח הפרטי שלה. זאת בשל הכיפליות של RSA. כדי לראות מדוע נניח כי (פונקציית הזהות), אם אליס חתמה על שני מסמכים שונים ו־ אזי כפולה של החתימות: ו־ על המסרים הנ"ל תהיה חתימה תקפה עבור המסר . פונקציית היתירות מבטלת את האסוציאטיביות של החתימות ועל כן מונעת בעיה זו.
גרסאות מתקדמות
החסרון העיקרי בגרסה הבסיסית הוא בגודל מפתח הפענוח שחייב להיות מטעמי ביטחון קרוב לגודלו של . היות שאלגוריתם RSA מערב העלאה בחזקה מודולרית, זמן ההצפנה והפענוח תלויים ישירות במספר סיביות המפתחות. מאז המצאת RSA נעשו מספר ניסיונות לצימצום גודל המפתחות ולשפר בכך את יעילות האלגוריתם. הדרך הפופולרית ביותר היא ניצול משפט השאריות הסיני (CRT). הרעיון הוא לפצל את מפתח הפענוח למספר מפתחות קטנים, חישוב העלאה בחזקה עם כל אחד מהם בנפרד ואז שילוב התוצאות בעזרת אלגוריתם CRT מתוך מערכת השקילויות שנוצרת. חישוב CRT זניח יחסית לפעולת העלאה בחזקה מודולרית, על כן שיטה זו משפרת משמעותית את תהליך הפענוח. משפט השאריות הסיני מאפשר פענוח מהיר יותר במיוחד בפלטפורמה מרובת מעבדים, בה ניתן לחשב העלאה בחזקה מודולרית באופן מקבילי.
RSA-CRT ב־1982 פותחה גרסת RSA-CRT בה תהליך הכנת המפתחות והפענוח דורשים מספר התאמות: מחשבים שני מפתחות פענוח ו־ באופן שמתקיים וכן . לפענוח תחילה מחשבים את ואת . נעזרים באלגוריתם של הרווי גארנר לחישוב CRT, כדי לחלץ את מתוך מערכת השקילויות כך: (כאשר הוא הופכי כפלי של מודולו ). המסר יהיה . כיוון שהמפתחות ו־ קטנים בחצי מהמודולוס זמן הפענוח מתקצר בפקטור של 2 כמעט, זאת מבלי לאבד מביטחון האלגוריתם.
Batch RSA גרסת RSA של עמוס פיאט שבה, אם המפתח הפומבי קטן מאוד, ניתן לפענח מספר מסרים שהוצפנו תחת אותו מודולוס בבת אחת. רעיון זה שימושי במערכות דוגמת שרת SSL המבצע פעולות Handshake בתדירות גבוהה. במקרה כזה ניתן לשנות את ארכיטקטורת השרת כך שימתין לקבלת מספר בקשות פענוח ואז יפענח את כל המסרים במחיר של פעולת פענוח אחת, בתנאי שהמודולוס זהה ומפתחות ההצפנה קטנים (ושונים). שיטה זו משפרת את יעילות אלגוריתם RSA בפקטור של כמעט 3.5 אם מבצעים שמונה פענוחים בבת אחת. כדי להסביר כיצד זה פועל, ידוע שבעיית RSA היא מציאת שורש ממעלה כלשהי מודולו שלם פריק . כלומר:
.
בתהליכי הפענוח והכנת החתימה המתוארים לעיל, יש צורך להעלות את בחזקת כלומר לחשב את . אם למשל , ונתונים שעבורם צריך לחשב את ואת , אפשר לחשב תחילה את:
ואת,
.
ואז לפתור את המשוואות הנ"ל כדלהלן:
,
.
יוצא שרק בחישוב נדרשת העלאה בחזקה מודולרית מלאה, בנוסף למספר קבוע קטן של פעולות כפל וחילוק מודולריים. החסכון הוא ששתי העלאות בחזקה מודולו בוצעו כמעט במחיר של העלאה בחזקה מודולרית אחת. הטריק המתואר מסתמך על העובדה שהמעריכים זרים זה לזה. אפשר להוסיף שיפורים לשיטה זו כמו CRT האמור. החסרון העיקרי הוא בצורך במפתחות הצפנה קטנים מאוד. כאשר מפתח הצפנה גדול, Batch RSA לא תהיה יעילה בשל התקורה הרבה הנוספת.
Multi-prime RSA גרסה זו מבוססת על שינוי מבנה המודולוס. מיישמים את RSA עם מודולוס במבנה או כאשר . מכינים מפתחות פענוח מתאימים כמספר הגורמים, מפענחים עם כל מפתח במפרד ואז מחשבים את מערכת הקונגרואנציות באמצעות אלגוריתם CRT. במקרה של שלושה גורמים, אם המודולוס בגודל 2048 סיביות, כל גורם ראשוני יהיה בערך בגודל 683 סיביות. חישוב חזקה מודולרית בסדר גודל כזה מהיר במידה ניכרת מאשר חישוב החזקה עם המודלוס עצמו. משיקולי ביטחון במקרה שהמודולוס בגודל 1024 סיביות מספר הגורמים המקסימלי יכול להיות 3. RSA multi-prime מהירה יותר מהגרסה הבסיסית בפקטור של 2 בקירוב. תקן PKCS #1 תומך בגרסה זו.
Multi-power RSA בגרסה זו המודולוס הוא מהצורה: כאשר ו־ הם בגודל סיביות (n הוא מספר סיביות המודולוס). במקרה של 1024 סיביות משיקולי ביטחון, לכל היותר . בפענוח משתמשים בשיטת למת הנזל (Hensel lifting) שהיא יעילה יותר מהעלאה בחזקה מודולרית רגילה. בשיפורים קלים multi-power יעילה יותר מהשיטה הבסיסית בפקטור של 2.3 לפחות.
Rebalanced RSA הרעיון בשיטה זו הוא לפתור את חוסר האיזון הקיים בגרסה הבסיסית של RSA בין גודל מפתח ההצפנה לבין גודל מפתח הפענוח. משיקולי יעילות מפתח ההצפנה בדרך כלל קטן משמעותית. עובדה שלא תמיד רצויה היות שעלול להיווצר עומס יתר בצד המפענח לעומת הצד המצפין. במיוחד הדבר חשוב במכשיר נייד שאמור לייצר חתימת RSA שלאחר מכן תאומת על ידי שרת מהיר. כאן דווקא תהליך יצירת החתימה (המקביל לפענוח) צריך להיות קל יותר כיוון שנעשה בסביבה מוגבלת במשאבים. גרסת Rebalanced RSA דומה ל־RSA-CRT המתוארת לעיל, מלבד זאת שבגרסה זו מקזזים מגודל מפתח הפענוח על חשבון מפתח ההצפנה. השוני הוא בעיקר באלגוריתם הכנת המפתחות. אם השיטה מיושמת נכון ניתן להגיע למפתחות פענוח בסדר גודל של 160 סיביות כל אחד (במקרה של מודולוס בגודל 1024 סיביות). התקורה הנוספת מתהליך הכנת המפתחות וכן חישוב CRT בשלב הסופי של הפענוח נמוכה ביותר. חסרונה של השיטה הוא בעיקר בעובדה שהמפתח הפומבי גדול יותר, עקב כך לא בכל המערכות ניתן לישמה. יש מערכות המגבילות את גודל מפתח ההצפנה משיקולי יעילות. שיטה זו יעילה יותר מהגרסה הבסיסית של RSA בפקטור של 3 לפחות.
Unbalanced RSA הצעה של עדי שמיר שבה הגורמים הראשוניים אינם שווים בגודלם (מכאן השם). הרעיון הוא שכדי להקשות על שבירת RSA בדרך של פירוק לגורמים רצוי שהמודולוס יהיה גדול ככל האפשר, אולם זה פוגע ביעילות השיטה במיוחד בסביבה מוגבלת במשאבים. אולם אם קטן, נניח 1000 סיביות ו־ גדול פי חמישה, אזי משיגים שיפור בביטחון השיטה ועדיין תהליכי ההצפנה והפענוח נותרים באותה רמת סיבוכיות (בתנאי שהמסר קטן מ־). זאת כיוון שיעילות אלגוריתמים המנצלים קיומם של גורמים קטנים אינה גבוהה והאלגוריתמים הכלליים פחות יעילים כאשר המודולוס גדול. בשיטה זו ההצפנה זהה, כל עוד המעריך גדול מספיק כדי ש־ מספיק גדול. לפענוח מנצלים את CRT כדי לחשב את: כך: תחילה מצמצמים ואת ואז מחשבים את . אך יש להיזהר מפני התקפת מוצפן־נבחר שבה התוקף מצליח לחלץ מידע מסוים לגבי סיביות המפתח, כאשר מנסים לפענח את התוצאה תהיה במקרה זה מתקבלת הודעת שגיאה מהמערכת. באמצעות חישוב CRT וחיפוש בינארי ניתן למקד את החיפוש עד כדי חשיפת המפתח כולו במספר קטן של ניסיונות.
סוגיית ביטחון גרסאות אילו היא שאלה פתוחה. לא ברור לגמרי האם טכניקות אילו מחלישות או מחזקות את ביטחון אלגוריתם RSA. אם כי לא ידוע על דרכים יעילות לשבירת האלגוריתם בשל שינויים אילו. ראו המאמר של דן בונה וחובב שחם Fast Variants of RSA שפורסם במגזין Cryptobytes של RSA, קיץ 2002.
ריפוד
הצפנת RSA מכונה דטרמיניסטית משום שהאלגוריתם אינו מערב שימוש במספרים אקראיים בניגוד לשיטות הצפנה הסתברותיות (כמו אל־גמאל). משמעות הדבר היא שבהצפנת אותו מסר פעמים נוספות (עם מפתח הצפנה זהה) תתקבל תמיד תוצאה זהה. הצפנה דטרמיניסטית פגיעה מעצם טבעה להתקפת מוצפן־נבחר, בה מניחים שהתוקף מסוגל לבחור טקסטים אותם הוא מעוניין להצפין ולנתח את תוצאת הצפנתם, אך אין לו גישה למפתח הפענוח עצמו. כתוצאה מכך, ייתכן מצב שהתוקף יוכל לנחש או לחשוף מידע חלקי או מלא אודות הצופן. כמו כן ישנם מקרי קצה שבהם המסר המיועד להצפנה עלול להוות נקודת תורפה כגון אם הוא קטן מאוד או בעל מבנה ייחודי. במקרה כזה הטקסט נקרא "חלש" כי הוא מסכן את ביטחון ההצפנה. למשל:
כאשר או או תוצאת ההצפנה תהיה תמיד עצמו.
כאשר מצפינים עם מעריך קטן כגון ערכים קטנים של עלולים להניב תוצאות קטנות הנמוכות מהמודולוס מה שמאפשר חישוב שורש ממעלה שלישית ללא תלות במודולוס.
שמאל|ממוזער|500px|סכימה של אלגוריתם OAEP של בלייר ורוגווי לריפוד בטוח של מסר המיועד להצפנה בשיטת RSA. האלגוריתם מקבל כקלט את: 1) המסר 2) גרעין התחלתי אקראי (בטוח) לצורך פונקציית המיסוך 3) ערך אופציונלי המשמש כקלט לפונקציית הגיבוב שהפלט שלה משורשר לגוש המידע (ערך ברירת המחדל של הוא מחרוזת אפסים). הסימן מייצג XOR והפונקציה MGF היא קיצור של Mask Generation Function והיא בעיקרון פלט חלקי של פונקציית גיבוב כמו SHA-2. השיטה מפורטת בתקן PKCS#1 v2.2.
כשהמסר קטן ניתן לתקוף את ההצפנה בהתקפת מוצפן־נבחר, שבה התוקף מצפין מראש את כל האפשרויות של ואז בחיפוש קל ימצא את המתאים ובכך יפענח את הטקסט המוצפן מבלי לתקוף את השיטה עצמה.
כדי להימנע ממסר חלש וכדי לסכל התקפת טקסט מוצפן נבחר שמנצלת חולשה זו, מקובל לרפד את המסר באמצעות אלגוריתם ריפוד מוסכם לפני ההצפנה. שיטת הריפוד עצמה לא חייבת להיות סודית. אפשר לשרשר מחרוזת אקראית למסר לפני ההצפנה כך שמבנהו המקורי מיטשטש ובזמן הפענוח פשוט מסירים את המחרוזת האקראית. תקן PKCS #1 יישם שיטת ריפוד פשוטה כזו. לפני ההצפנה המסר רופד באפסים ובמספר אקראי באורך מוגדר כלשהו. ב־1998 הראה דניאל בלייכבכר ממעבדות בל ששיטת ריפוד כזו אינה בטוחה כלל ואפשר לפרוץ אותה בקלות. ב־1995 ניסחו מיהיר בלייר ופיליפ רוגווי את רעיון מודל אורקל אקראי והראו שבאמצעותו אפשר ליישם כל שיטת הצפנה אסימטרית (דטרמיניסטית) באופן שתהיה בעלת ביטחון סמנטי. על בסיס רעיון זה פותח אלגוריתם OAEP המשתמש במחולל מספרים אקראיים בטוח ופונקציית גיבוב קריפטוגרפית בשילוב עם RSA להצפנה בטוחה. ב־1998 תקן הצפנת מפתח־פומבי PKCS #1 תוקן ואלגוריתם OAEP שולב בתקן כשיטת הריפוד התקנית להצפנת מפתח פומבי הנקראת RSA-OAEP (ראו תרשים).
אלגוריתמים
כדי ליישם את RSA במחשב אין די בדרך הרגילה באמצעות יחידת החישוב במעבד, כיוון שאורך מקסימלי של מספר שניתן לעיבוד בדרך קונבנציונלית אינו עולה על גודלו של האוגר הגדול ביותר. ככל שהמחשבים השתפרו, הצורך באריתמטיקה מודולרית במספרים גדולים בהרבה רק הלך וגדל. משום כך הפתרון הוא אריתמטיקה מרובת ספרות (Multi-precision), כלומר חישוב ספרה אחר ספרה בנפרד כאשר כל ספרה תופסת קרוב לאוגר שלם. בדרך זו החישוב יותר איטי, אך אורך המספרים אינו מוגבל (בגבולות הזיכרון הזמין במחשב). קיימות ספריות לחישובים אריתמטיים מרובי ספרות לשפות התכנות הנפוצות כמו FreeLIP לשפת C של ארג'ן לנסטרה, שסייעה באתגר הראשון כנגד RSA, פירוק RSA-129 ב־1994 או המחלקה BigInteger של Java.
מרכיב חשוב בהכנת RSA הוא יצירת מפתח הפענוח שנקרא הופכי כפלי מודולרי של (מודולו ). כדי למצוא מספר כזה צריך לפתור את משוואת אוקלידס עבור שלם כלשהו. אפשר לבצע זאת באמצעות אלגוריתם אוקלידס המורחב. להלן הגרסה הבסיסית:
MultiplicativeInverse(a, b)
{
y1 = 1, y2 = 0;
While (b > 0)
{
q = a/b;
y = y2 –(q * y1);
r = a % b;
a = b, b = r;
y2 = y1, y1 = y;
}
return y2;
}
הצפנה ופענוח דורשים פעולות העלאה בחזקה עם מעריך גדול. הדרך הנאיבית לחישוב חזקה אינה יעילה במקרה זה. קיימים מספר אלגוריתמים לחישוב חזקות גדולות באריתמטיקה מודולרית. להלן תיאור שיטה רקורסיבית בסיסית שנקראת Square and Multiply או "העלאה בחזקה משמאל לימין". הרעיון הוא שאפשר לחשב את באמצעות סדרת הריבועים עד , אפשר להכין סדרה כזו באופן רקורסיבי על ידי העלאות חוזרות בריבוע: . לפי חוקי האריתמטיקה מודולו אפשר לבצע את הצמצום המודולרי לאחר כל העלאה בריבוע במקום לבצע את הצמצום בסוף ובכך להימנע מהתנפחות התוצאה. לפי חוקי החזקות אפשר לקבל את כמכפלה של ערכים מתוך הסדרה האמורה, אותם אפשר לקבל על ידי הייצוג הבינארי של המעריך, דהיינו כאשר הסיבית הנוכחית היא אחד יש לכלול את האיבר המתאים במכפלה. הטבלה הבאה מדגימה את . הפרמטר בטבלה מכיל את הייצוג הבינארי של המעריך: כאשר הסיבית הימנית היא הסיבית הכי פחות משמעותית והסיבית השמאלית היא הסיבית המשמעותית ביותר. התוצאה תהיה מכפלת ערכי בעמודות בהן כלומר
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 <span style="color:#0F0">245 8840 <span style="color:#0F0">6579 1205 <span style="color:#0F0">8608 <span style="color:#0F0">2258 538 2808 2374 5526 <span style="color:#0F0">9942 <span style="color:#0F0">5129 245 245 4646 4646 7046 1570 1570 1570 1570 1570 7752 <span style="color:blue">9737
את החישוב הזה קשה לעשות בדרך הישירה כמו באמצעות מחשבון כי תוצאת הביניים של ההעלאה בחזקה לפני החילוק היא באורך כאלף ספרות עשרוניות שזה מספר ארוך מדי מכדי להכילו במשתנה אחד. להלן פסאודו קוד של האלגוריתם:
Square_and_multiply(a, k, n)
{
b = 1;
while (k > 0)
{
if ((k & 1) == 1)
b = ((b * a) % n);
a = ((a * a) % n);
k >>= 1;
}
return b;
}
המייצג את סיביות המעריך . בלולאה הראשית סורקים את סיביות מימין לשמאל (מהספרה הכי פחות משמעותית לספרה הכי משמעותית), מעלים את בריבוע בכל סבב וכל פעם שהסיבית הנוכחית היא 1 בנוסף מכפילים ב־. התוצאה הסופית נשמרת ב־.
החלק הקשה באלגוריתם הוא הצמצום המודולרי. בשיטה הנאיבית מחלקים חילוק ארוך ב־ ונוטלים את השארית. השימוש בחילוק גוזל זמן עיבור ולכן במספרים גדולים מאוד אינו מומלץ אם רוצים להגיע לביצועים אופטימליים. קיימות שיטות יעילות יותר לצמצום מודולרי כמו שיטת "חלון הזזה" שיטת Barrett ושיטת מונטגומרי. האחרונה נחשבת ליעילה ונפוצה במימושים מעשיים. לשיפור נוסף בביצועים יש המיישמים את פעולות הכפל במספרים הגדולים (מגודל מינימלי שנקבע לפי המערכת) בשיטת קרצובה או טום־קוק בסגנון הפרד ומשול.
התקפות
התקפת ערוץ צדדי
Timing Attack היא התקפת ערוץ צדדי שעושה שימוש בעובדה שמהירות ההצפנה תלויה בקלט. אם לתוקף יש גישה למערכת (כמו כרטיס חכם או מעגל משולב במכשיר) שבו מתבצעים ההצפנה והפענוח, אך אין לו גישה למפתח הפענוח עצמו המוטמע במערכת. עדיין ביכולתו לחלץ את המפתח באמצעות מדידת הפרשי הזמן בעת פענוח מספר מסוים של טקסטים מוצפנים. יתרה מזו, אם מיישמים אחת מהגרסאות הממוטבות של RSA שעושה שימוש בגורמים הראשוניים, הדבר עלול להוביל לפרצה מסוימת כיוון שניתן למדוד את המידע שדולף מהמערכת בזמן חישוב מערכת הקונגרואנציות של CRT בגלל התלות בסיביות של המספרים הראשוניים. כמו כן אם ארעה שגיאת חומרה במהלך החישוב וחלק מסיביות הפרמטרים השתבשו עקב כך, יש סכנה שמידע פנימי ידלוף.
ישנן דרכים להתמודד עם זה. למשל להבטיח שתהליך הפענוח יתרחש בזמן קבוע על ידי השהיה מכוונת. אולם בדרך זו יעילות המערכת נפגעת. גישה אחרת הנקראת Blinding מנצלת את תכונת הכפליות של RSA (להלן). במקום לפענח את הטקסט המוצפן ישירות, בוחרים אקראי כלשהו ואז מחשבים את: והתוצאה תהיה . ניתן להסיר את הערך האקראי מהמסר על ידי הכפלה ב־ (ההופכי של מודולו ). בצורה זו הפענוח אינו תלוי בטקסט המוצפן המתקבל ועל כן התקפת תזמון תכשל במקרה כזה. כמו כן יש לוודא תמיד שהודעות השגיאה של המערכת לא יסגירו מידע פנימי, על ידי בדיקה תמידית של תקפות ערכים וכן לוודא שהזמן הדרוש לכל פעולה יהיה קבוע ללא תלות בשגיאה או בנקודת הזמן בו ארעה.
התקפת האדם שבתווך
הצפנת RSA אינה פותרת את בעיית האימות והבטחת השלמות. במילים אחרות, תוקף אקטיבי המסוגל להשתלט על ערוץ התקשורת שבין אליס ובוב יכול בהתקפת אדם באמצע ליירט את מפתח ההצפנה שאליס שולחת לבוב, להחליפו באחר כך שבוב יצפין את כל המסרים עבור אליס במפתח הלא נכון. בדרך דומה מיירט ומשנה את המסרים שבוב שולח לאליס, מפענח את תוכנם, חוזר ומצפינם במפתח המקורי של אליס ושולחם ליעדם. כאשר בוב ואליס אינם מודעים למתרחש. במילים אחרות, בוב חייב להיות בטוח שהמפתח הפומבי שייך לאליס וכן אליס אינה יכולה לדעת מיהו מקור המסר שקיבלה ללא אמצעים נוספים כדי להבטיח זאת. הבטחת שלמות ואותנטיות מפתחות ההצפנה והמסרים נעשים בפרוטוקולים שונים חלקם נעזרים בצד־שלישי נאמן (כמו רשות אישורים CA) וחתימה דיגיטלית.
ראו גם
פונקציה חד־כיוונית
בעיית RSA
קישורים חיצוניים
המאמר המקורי של ריבסט, שמיר ואדלמן A Method for Obtaining Digital Signatures and Public-Key Cryptosystems, המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, קיימברידג' מסצ'וסטס, אפריל 1977
תקן PKCS #1 להצפנת RSA, באתר מעבדות RSA
נימוקי הוועדה, להענקת פרס טיורינג ל־RSA
תמי לפידות וד"ר דלית לוי, הסבר תמציתי ובהיר (עברית) על שיטת RSA, הצפנה בכלל, ומקבלי פרס טיורינג
סדרת מאמרים של מעבדות RSA, המסבירים את עקרונות אלגוריתם RSA, הבסיס המתמטי, היתרונות והתועלת שבשיטה
נצה מובשוביץ־הדר, הרצאה על מספרים ראשוניים והצפנה, יסודות ה־RSA
עודד בראש, התקפות על מערכת ההצפנה RSA, באתר פרויקט UnderWarrior
גרסאות מהירות של RSA, מגזין CryptoBytes (כרך 5) ינואר 2002
הערות שוליים
קטגוריה:הצפנה
קטגוריה:מפתח ציבורי
קטגוריה:חתימה דיגיטלית
קטגוריה:מספרים ראשוניים
קטגוריה:ארצות הברית: המצאות
קטגוריה:רונלד ריבסט
| 2024-08-19T12:47:14
|
פרס טיורינג
|
פרס טיורינג (באנגלית: ACM A.M. Turing Award) הוא פרס בין־לאומי בתחום מדעי המחשב. הוא ניתן על ידי ה־ACM, האגודה למכונות מחשוב, בגין הישג יוצא דופן בתחום מדעי המחשב. בתחום זה שקול הפרס מבחינת יוקרתו לפרס נובל, אשר אינו מוענק בתחומי המתמטיקה ומדעי המחשב. (הפרס המקביל בתחום המתמטיקה הוא מדליית פילדס). הפרס קרוי על שמו של אלן טיורינג, מתמטיקאי בריטי שנחשב לאבי מדעי המחשב התאורטיים והבינה המלאכותית.
הפרס ניתן מדי שנה, החל משנת 1966. משנת 2007 חולק לזוכים פרס כספי של 250,000 דולר שמומן על ידי החברות אינטל וגוגל.
החל משנת 2014, גובה הפרס הוא מיליון דולר, במימון חברת גוגל.
בארבעים שנותיו הראשונות נמנו רק גברים עם מקבלי הפרס. בשנת 2006 ניתן הפרס לראשונה לאישה - פרנסס אלן, על תרומתה בתחום המהדרים ומיטוב הקוד שהם יוצרים.
התפלגות הזוכים בפרס לפי מדינות
התפלגות הזוכים בפרס לפי מדינות (נכון לשנת 2017) היא:
- 48 זוכים
- 7 זוכים
- 6 זוכים
- שלושה זוכים
- שני זוכים
- זוכה אחד
- זוכה אחד
- זוכה אחד
- זוכה אחד
- זוכה אחד
- זוכה אחד
- זוכה אחד
- זוכה אחד
- זוכה אחד
נכון לשנת 2024, 21 מתוך 77 הזוכים הם ממוצא יהודי (27.2%), בהם שישה ישראלים:
בשנת 1976: מיכאל רבין מהאוניברסיטה העברית (יחד עם דנה סקוט), על מאמרם העוסק באוטומטים סופיים, שהציג את הרעיון של מכונות לא דטרמיניסטיות.
בשנת 1996: אמיר פנואלי ממכון ויצמן למדע, על עבודתו המקורית להבאת לוגיקה טמפורלית למדעי המחשב ועל תרומתו לאימות תוכנה.
בשנת 2002: עדי שמיר ממכון ויצמן למדע (יחד עם רונלד ריבסט ולאונרד אדלמן), על תרומתם לפיתוח הצפנה במפתח ציבורי.
בשנת 2011: יהודה פרל מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס, ישראלי־אמריקאי, על תרומה יסודית לחקר בינה מלאכותית באמצעות פיתוח תחשיב להסקה סיבתית והסתברותית.
בשנת 2012: שפי גולדווסר מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס וממכון ויצמן למדע (יחד עם סילביו מיקאלי) על תרומה יסודית לביסוס הסיבוכיות התאורטית של הצפנה ופיתוח שיטות יעילות לאימות הוכחות מתמטיות בתורת הסיבוכיות.
בשנת 2023: פרופסור אבי ויגדרזון מאוניברסיטת פרינסטון על הבנת האקראיות במחשוב ועל הובלתו ארוכת הטווח במדעי המחשב התאורטיים.
זוכי הפרס
שנה שמות הזוכים הסיבה לזכייה 1966 אלן פרליס על השפעתו בתחום שיטות תכנות מתקדמות ובניית מהדרים (קומפיילרים). 1967 מוריס וינסנט וילקס וילקס ידוע בעיקר כבנאי ומעצב EDSAC, המחשב הראשון עם תוכנית המאוחסנת באופן פנימי. נבנה בשנת 1949, EDSAC השתמש בזיכרון קו עיכוב כספית. הוא ידוע גם כמחבר, עם וילר וגיל, את הכרך בנושא "הכנת תוכניות למחשבים דיגיטליים אלקטרוניים" בשנת 1951, בו הוצגו למעשה ספריות תוכניות. 1968 ריצ'רד המינג על עבודתו בשיטות נומריות, ונושאי גילוי ותיקון שגיאות בתורת הקודים. 1969 מרווין מינסקי בינה מלאכותית. 1970 ג'יימס וילקנסון על מחקרו באנליזה מספרית כדי להקל על השימוש במחשב הדיגיטלי המהיר, לאחר שקיבל הכרה מיוחדת על עבודתו בחישובים באלגברה ליניארית וניתוח שגיאות "אחורה". 1971 ג'ון מקארתי הרצאתו של מקארתי "המצב הנוכחי של מחקר בנושא בינה מלאכותית" היא נושא המכסה את התחום בו הוא זכה להכרה ניכרת בעבודתו. 1972 אדסחר דייקסטרה על תרומתו לפיתוח ALGOL ותרומתו הכללית לאומנות התכנות ושפות תכנות. תרומותיו לאורך השנים חובקות תחומים רבים החל מתורת הגרפים וכלה במדריכים, מאמרים והגיגים בתחום שפות התכנות. 1973 צ'ארלס באקמן על תרומותיו יוצאות הדופן לטכנולוגיית מסדי הנתונים. 1974 דונלד קנות' על תרומתו העיקרית לניתוח אלגוריתמים ולעיצוב שפות תכנות, ובמיוחד על תרומתו ל"אמנות תכנות מחשבים "באמצעות ספריו הידועים בסדרה רציפה בשם זה 1975 אלן ניוול הרברט סיימון במאמצים מדעיים משותפים המשתרעים על פני עשרים שנה, בתחילה בשיתוף פעולה עם JC שו בתאגיד RAND, ובהמשך עם קולגות רבים בפקולטה וסטודנטים באוניברסיטת קרנגי מלון, הם תרמו תרומות בסיסיות לבינה מלאכותית, לפסיכולוגיה של ההכרה האנושית ולמעבד רשימה. 1976 מיכאל רבין דנה סקוט על הגדרת אוטומט סופי לא דטרמיניסטי ורעיון האי-דטרמיניזם. 1977 ג'ון באקוס לתרומות עמוקות, משפיעות ומתמשכות לתכנון מערכות תכנות מעשיות ברמה גבוהה, בעיקר באמצעות עבודתו ב־FORTRAN, ולפרסום מכונן של הליכים פורמליים למפרט שפות תכנות. 1978 רוברט פלויד על השפעה ברורה על מתודולוגיות ליצירת תוכנה יעילה ואמינה ועל סיוע במציאת תחומי המשנה החשובים הבאים של מדעי המחשב: תורת הניתוח, סמנטיקה של שפות תכנות, אימות תוכניות אוטומטי, סינתזת תוכניות אוטומטית וניתוח. של אלגוריתמים 1979 קנת אייברסון על מאמציו החלוציים בשפות תכנות וסימונים מתמטיים שהביאו למה שידוע כיום בתחום המחשוב כ־APL, על תרומתו ליישום מערכות אינטראקטיביות, לשימושים חינוכיים ב־APL ולתיאוריה ולפרקטיקה של שפות התכנות. 1980 טוני הואר על תרומתו הבסיסית להגדרה ולעיצוב של שפות תכנות 1981 אדגר קוד על תרומתו הבסיסית והמתמשכת לתיאוריה ולפרקטיקה של מערכות ניהול מסדי נתונים, במיוחד מאגרי מידע יחסיים 1982 סטיבן קוק לקידום הבנתנו את מורכבות החישוב בצורה משמעותית ועמוקה 1983 קן תומפסון דניס ריצ'י לפיתוח תאוריית מערכות ההפעלה הגנריות ובמיוחד ליישום מערכת ההפעלה UNIX 1984 ניקלאוס וירת לפיתוח רצף של שפות מחשב חדשניות, EULER, ALGOL-W, MODULA ו- Pascal 1985 ריצ'רד קארפ על תרומתו המתמשכת לתורת האלגוריתמים כולל פיתוח אלגוריתמים יעילים לזרימת רשת ובעיות אופטימיזציה קומבינטוריות אחרות, זיהוי חישוב זמן פולינומי עם התפיסה האינטואיטיבית של יעילות אלגוריתמית, ובעיקר תרומות לתיאוריה של NP. -שְׁלֵמוּת 1986 ג'ון הופקרופט רוברט טרג'אן על הישגים מהותיים בעיצוב וניתוח אלגוריתמים ומבני נתונים. 1987 ג'ון קוק לתרומות משמעותיות בתכנון ותיאוריה של מהדרים, בארכיטקטורה של מערכות גדולות ובפיתוח מחשבי מערכי הוראה מופחתים (RISC). 1988 איוון סאת'רלנד על תרומתו החלוצית והחזונית לגרפיקה ממוחשבת, החל מ־Sketchpad, והמשיך לאחר מכן 1989 וילאם קאהן על תרומתו הבסיסית לניתוח מספרי. אחד המומחים המובילים לחישובי נקודות צפות. כהן הקדיש את עצמו ל"הבטחת העולם לחישובים מספריים". 1990 פרננדו קורבטו על עבודתו החלוצית בארגון המושגים והובלת פיתוח מערכות המחשב הכלליות, בקנה מידה גדול, חלוקת זמן ושיתוף משאבים, CTSS ו־Multics 1991 רובין מילנר לשלושה הישגים ברורים ומלאים: 1) LCF, מיכון לוגיקת הפונקציות המחושבות של סקוט, ככל הנראה הכלי הראשון המבוסס תאורטית אך מעשי לבניית הוכחה בעזרת מכונה; 2) ML, השפה הראשונה שכללה הסקת סוג פולימורפי יחד עם מנגנון טיפול בחריגות; 3) CCS, תיאוריה כללית של מקבילות. בנוסף, הוא גיבש וקידם בצורה מופשטת הפשטה מלאה, את חקר הקשר בין סמנטיקה אופרטיבית לדנוטציה 1992 באטלר לאמפסון לתרומות לפיתוח סביבות מחשוב מבוזרות ואישיות וטכנולוגיה ליישומן: תחנות עבודה, רשתות, מערכות הפעלה, מערכות תכנות, תצוגות, אבטחה ופרסום מסמכים 1993 יוריס הארטמאניס ריצ'רד סטרנס כהוקרה על מאמרם המכונן אשר ביסס את היסודות לתחום תורת המורכבות החישובית 1994 אדוארד פייגנבאום ראג' רדי לחלוציות בתכנון ובניית מערכות בינה מלאכותית בקנה מידה גדול, והדגימה את החשיבות המעשית וההשפעה המסחרית הפוטנציאלית של טכנולוגיית הבינה המלאכותית 1995 מנואל בלום בהוקרה על תרומתו ליסודות תורת הסיבוכיות החישובית ויישומהּ בקריפטוגרפיה ואימות תוכנה. 1996 אמיר פנואלי על הכנסת לוגיקת זמן (לוגיקה טמפורלית) לתחום מדעי המחשב. 1997 דאגלס אנגלברט לחזון מעורר השראה לעתיד המחשוב האינטראקטיבי ולהמצאת טכנולוגיות מפתח המסייעות למימוש חזון זה 1998 ג'ים גריי לתרומות מכרעות למחקרי עיבוד בסיסי נתונים ועסקאות ומנהיגות טכנית ביישום המערכת 1999 פרד ברוקס לתרומות בעלות ציון דרך לארכיטקטורת מחשבים, מערכות הפעלה והנדסת תוכנה 2000 אנדרו יאו בהוקרה על תרומתו היסודית בתאוריית החישוביות, לרבות תאוריות מבוססות-סיבוכיות של יצירת מספרים פסבדו-אקראיים, קריפטוגרפיה וסיבוכיות תקשורת. 2001 אולה יוהאן דאל קריסטין נייגארד לרעיונות בסיסיים להופעת תכנות מונחה עצמים, באמצעות תכנון שפות התכנות סימולה I וסימולה 67 2002 רונלד ריבסט עדי שמיר לאונרד אדלמן על תרומה מקורית בהפיכת הצפנה אסימטרית לבת-קיימא (RSA). 2003 אלן קיי (מדען) על תרומתו למחשוב אישי, תכנות מונחה-עצמים ופיתוח שפת התכנות Smalltalk. 2004 וינט סרף בוב קאהן על עבודה חלוצית בתחום רשתות תקשורת, לרבות תיכון ומימוש הפרוטוקולים הבסיסים של רשת האינטרנט ופרוטוקול TCP/IP. 2005 פיטר נאור על פיתוח שפת התכנות ALGOL 60. 2006 פרנסס אלן על תרומה חלוצית בתחום המהדרים, וביצוע אופטימיזציה בשלב ההידור, אשר הניחה את היסודות למהדרים מודרניים וחישוב מקבילי אוטומטי. 2007 אדמונד קלארק אלן אמרסון ז'וסף סיפאקיס על פיתוח שיטת בדיקות מודל בטכנולוגיית אימות יעילה ביותר בה נעשה שימוש רב בעולם עיצוב התוכנה והחומרה. 2008 ברברה ליסקוב על תרומתה לתחום התכנות ועיצוב תוכנה, תאורטי ופרקטי, בעיקר בנושאי אבסטרקציה של מידע, עמידות לשגיאות וחישוב מבוזר. 2009 צ'ארלס פ. ת'אקר על תרומתו לפיתוח המחשב האישי המודרני הראשון ועל תרומתו ל-Ethernet ולמחשב הלוח. 2010 לסלי וליאנט על תרומתו לפיתוח תחום הלמידה החישובית, והגדרת למידת PAC. 2011 יהודה פרל על תרומה יסודית לחקר בינה מלאכותית באמצעות פיתוח תחשיב להסקה סיבתית והסתברותית. 2012 שפי גולדווסר סילביו מיקאלי על תרומה יסודית לביסוס הסיבוכיות התאורטית של הצפנה ופיתוח שיטות יעילות לאימות הוכחות מתמטיות בתורת הסיבוכיות. 2013 לזלי למפורט על תרומתו היסודית לתאוריה ולפרקטיקה של תחום החישוב המבוזר והמקבילי, הגדרת רעיונות כגון שעוני סיבתיות, שעונים לוגיים, בטיחות וחיוּת, מכונות מצבים משוכפלות ועקביות סדרתית. 2014 מייקל סטונברייקר על תרומות מהותיות למושגים ושיטות עבודה העומדות בבסיס מערכות מסדי נתונים מודרניים. 2015 ויטפילד דיפי מרטין הלמן על תרומתם בתחומי מפתח ציבורי וחתימה דיגיטלית. 2016 טים ברנרס-לי על המצאת ה־World Wide Web, הדפדפן הראשון, והאלגוריתמים והפרוטוקולים היסודיים המאפשרים לרשת להתפתח. 2017 ג'ון הנסי דייוויד פטרסון על הגישה הכמותית להערכה ותכנון של ארכיטקטורת מחשבים והשפעתה על תעשיית המיקרופרוססורים. 2018 יהושע בנג'יו
ג'פרי הינטון
יאן לקוןלפריצות דרך רעיוניות והנדסיות שהפכו רשתות עצביות עמוקות למרכיב קריטי במחשוב 2019 אדווין קטמול פט הנרהן לתרומות יסודיות לגרפיקה ממוחשבת תלת־ממדית ולהשפעה המהפכנית של טכניקות אלה על הדמיות ממוחשבות (CGI) בהפקת סרטים ויישומים אחרים. 2020 אל אהו ג'פרי אולמן לאלגוריתמים ותיאוריה בסיסיים העומדים בבסיס יישום שפת התכנות ולסינתזת תוצאות אלו ושל אחרים בספריהם המשפיעים ביותר, שחינכו דורות של מדעני מחשבים. 2021 ג'ק דונגארה עבור תרומות חלוציות לספריות ואלגוריתמים נומריים שאפשרו לתוכנות חישוביות בעלות ביצועים גבוהים לעמוד בקצב של שיפורי חומרה אקספוננציאליים במשך למעלה מארבעה עשורים. 2022 רוברט מטקאלף על המצאה, סטנדרטיזציה ומסחור של אתרנט. 2023 אבי ויגדרזון תרומתו להבנת האקראיות בחישוביות ובמתמטיקה
ראו גם
מדליית פילדס
פרס נובל
קישורים חיצוניים
A.M. Turing Award, האתר הרשמי של פרס טיורינג
הערות שוליים
*
טיורינג
טיורינג
קטגוריה:אלן טיורינג
קטגוריה:ACM
| 2024-07-28T14:34:03
|
ניקולאוס קופרניקוס
|
ניקולאוס קוֹפֶּרניקוּס (חתם את שמו כ: Niklas Koppernigk, בגרסה הלטינית: Nicolaus Copernicus; 19 בפברואר 1473 – 24 במאי 1543) היה אסטרונום, מתמטיקאי, כלכלן ואיש אשכולות בן תקופת הרנסאנס, נתין הנסיכות-בישופות של ורמייה בפולין. פיתח את המודל ההליוצנטרי (לפיו כוכבי הלכת סובבים את השמש) על בסיס חישובים מתמטיים ולכן היה שימושי, מבחינה מדעית, לממשיכיו. הקדיש את רוב זמנו לפעילות למען הציבור כמנהל נכסי הכנסייה, מושל, משפטן, דיפלומט, אסטרולוג ורופא, על אף שתחום התעניינותו העיקרי היה אסטרונומיה. התאוריה שלו לגבי מיקומהּ של השמש במרכז מערכת השמש, בניגוד למודל הגאוצנטרי (בו כדור הארץ במרכז) ששלט בכיפה עד אז, נחשבת לאחת מאבני הבסיס החשובות ביותר בהתפתחות האסטרונומיה המודרנית והמדע המודרני בכלל, וניתן לומר כי הייתה נקודת הפתיחה של המהפכה המדעית.
ביוגרפיה
תחילת חייו
קופרניקוס נולד ב-1473 בעיר טורון שבפרוסיה, אז ברית נחלות אוטונומיות שהייתה כפופה לממלכת פולין. אביו, ניקלאס, תושב קרקוב (בירת פולין דאז), עבר לטורון ב-1460, למרות שהעיר הייתה אז מעורבת בצורה פעילה במלחמת שלוש עשרה השנים (אנ') נגד מדינת המסדר הטווטוני. הוא ביסס בטורון עסק מצליח למסחר בנחושת וסחר עם העיר דנציג (גדנסק של היום). גם טורון וגם דנציג היו חברות בברית הערים הנזה וקשרי המסחר הנרחבים של הברית הביאו להצלחת עסקיו. בערך ב-1463 הוא נשא לאישה את ברברה ווצנרודה, בת למשפחה מקומית מבוססת. ניקולאוס האב הפך לאחד מראשי העיר טורון ושופט. לזוג נולדו ארבעה ילדים וניקולאוס היה הצעיר שבהם.
האב נפטר כשקופרניקוס היה בן עשר והאם כנראה מתה עוד לפני בעלה. דודו מצד האם, לוקאס ווצנרודה, איש כנסייה (ואחר-כך הנסיך-בישוף של ורמייה) גידל את ארבעת ילדי אחותו לאחר מות אביהם. בת אחת, ברברה, נעשתה לנזירה בנדיקטינית והבת האחרת, קתרינה, נישאה לאיש עסקים מקומי, ברתל גֶרטנר.
ניקולאוס ואחיו אנדריאס נשארו בטורון והמשיכו את לימודי היסוד. בשנת 1488, בהיותו בן 15, נשלח ניקולאוס ללמוד בבית הספר של הקתדרלה של וולוצלאבק.
לימודים באוניברסיטה בקרקוב
בשנת 1491, ניקולאוס ואחיו אנדריאס החלו את לימודיהם באוניברסיטה בקרקוב - כיום האוניברסיטה היגלונית. אחיו המשיך שם את לימודיו ונעשה לכומר ב, הנקראת היום פרומבורק.
באוניברסיטת קרקוב התוודע קופרניקוס לאסטרונומיה, תחת שרביט מורו המוכשר, (Albert Brudzewski). האוניברסיטה של קרקוב הייתה ידועה ברמה גבוהה של הוראת אסטרונומיה, אסטרולוגיה ומתמטיקה, אך לא במובן המודרני. לימודי המתמטיקה נועדו להכיר לסטודנטים את הקוסמולוגיה של אריסטו ושל תלמי ולאפשר להם לחשב את תאריכי החגים וגם לנווט בים, כיאה לארץ אשר חלק מעריה היו חברות בברית ערי הנזה ועיסקיהם הקיפו את אזור הים הבלטי. לימודי האסטרונומיה נטו יותר לכיוון האסטרולוגיה ומטרתם ללמד סטודנטים לחשב את ההורוסקופ על פי תאריך הלידה.
מדעים אלה ריתקו את קופרניקוס, והוא רכש ספרים שהכילו את לחישוב עמדת השמש, הירח וכוכבי הלכת וכן תעתיק לטיני של "האלמנטים" (ספר "היסודות") של אוקלידס. ספריו של קופרניקוס נמצאים היום בספרייה של אופסלה, לאחר שנלקחו כשלל מלחמה על ידי השוודים, באחת ממלחמות שוודיה - פולין, בשנת 1650.
לימודים באוניברסיטת בולוניה
לאחר ארבע שנים באוניברסיטה הוא חזר לטורון. דודו, אשר התמנה בינתיים לבישוף של ורמיה, שאף להעניק לאחיינו הכנסה קבועה ויכולת להמשיך בלימודיו, לכן כיוון אותו לתפקיד במסגרת הכנסייה. לשם כך, בשנת 1496, קופרניקוס נסע לאוניברסית בולוניה, ללמוד משפט קאנוני. בזמן שהותו בבולוניה, דודו השיג עבורו מינוי כקאנון בקתדרלת פראונבורג, ללא חובת נוכחות, למרות שלא הוסמך לכומר. באוניברסית בולוניה, חוץ ממשפט קאנוני, קופרניקוס למד גם יוונית, מתמטיקה ואסטרונומיה.
בבולוניה, קופרניקוס גר בשכירות אצל (Domenico Maria Novara da Ferrara), אשר היה האסטרונום הראשי של האוניברסיטה. הוא למד אצלו ונעשה עוזרו במחקרים ובתצפיות אסטרונומיות. שם ראה את ליקוי הכוכב אלדברן על ידי הירח.כנראה שדה פרארה הוא זה שהכיר לקופרניקוס שני ספרים אשר השפיעו רבות על ניסוח התיאוריה שלו: האחד תמצית ל של תלמי עם הערות ועדכונים על ידי מחבר התמצית ואילו השני הכיל ביקורת נוקבת על הנחות היסוד של האסטרולוגיה, בייחוד לאור העובדה שבאותה תקופה האסטרונומים טרם החליטו על סדר כוכבי הלכת.
בשנת 1500 קופרניקוס נסע לרומא לחגיגות היובל, שם הוא הרצה במשך שנה בנושאי אסטרונומיה ומתמטיקה וצפה בליקוי הירח שהתרחש ב-6 בנובמבר 1500.
באביב שנת 1501 הוא נסע לפראואנבורג וקיבל את תפקידו כקאנון. בהמשך, ביקש ממעסיקיו לאפשר לו לחזור לאיטליה על מנת לסיים את לימודיו במשפט הקאנוני וללמוד רפואה בפדואה. האפשרות שבעתיד יוכל להעמיד לרשותם טיפול רפואי צמוד קסמה לחבר הנהלת המחוז הכנסייתי. הם אישרו את נסיעתו וגם מימנו את כל הכרוך בה. אוניברסיטת פדואה הייתה ידועה ברמת לימודי הרפואה בה, אך חוץ מלימודי אנטומיה ניתן שם מישקל רב ללימודי אסטרולוגיה משום האמונה, שרווחה באותם ימים, על הקשר בין גוף האדם לבין מצב גרמי השמים בעת הולדתו ובתקופת מחלתו. גם הדיאגנוזה התבססה על שיקולים אסטרולוגיים.מניחים כי בפדואה הוא גילה את הפסקאות בכתבי אפלטון וקיקרו על דעות ההוגים בעת העתיקה לגבי תנועת כדור הארץ, ושם הוא גיבש את התשתית הראשונית לתאוריה שלו.
חזרה לפולין ועבודה כקנון בכנסייה
200px|ממוזער|טקסט=הקתדרלה של פומברוק, מקום מושבו ועבדותו של קופרניקוס במשך רוב חייו|הקתדרלה של פומברוק, מקום מושבו ועבדותו של קופרניקוס במשך רוב חייו
לאחר שסיים את לימודיו, קופרניקוס עזב את איטליה, אך לא שב ל, אלא עבר לגור עם דודו, בארמון הבישוף בהיילסברג. שם הוא עסק בענייני הכנסייה ושימש גם יועץ ומזכיר אישי של הדוד. כאשר דודו חלה, ב-1507, קופרניקוס העניק לו טיפול רפואי צמוד. בגלל עיסוקים אלה, הזמן שעמד לרשותו לתצפיות אסטרונומיות היה מצומצם ביותר, אך כנראה שזו הייתה התקופה בה הבשילו הרעיונות לתיאוריה ההליוצנטרית.
דודו נפטר ב-1512 וקופרניקוס שב למלא את תפקידו כקאנון בקתדרלת פרומבוק , שם קיבל מגורים בתוך דירה בביצורי העיר, ובמגדל הצמוד קיים תצפיות אסטרונומיות.
גם בתקופה זו, קופרניקוס הירבה בפעילות למען הכלל. הוא היה אחראי על ניהול רכוש הכנסייה, גישר בסכסוכים, השתתף בישיבות וניהל חשבונות ורישומים שונים. הוא גם השתתף במלחמה נגד האבירים הטאוטונים והעניק טיפול רפואי לבישוף החדש ולראשי כנסייה אחרים. דמויות בולטות בפרוסיה המערבית ובפרוסיה המזרחית נמנו בין מטופליו.
ממוזער|"האסטרונום קופרניקוס מדבר עם אלוהים", מאת הצייר הפולני יאן מטייקו.
חיבור ה-קומנטריולוס
קופרניקוס רכש מוניטין כאסטרונום גם מחוץ לפולין. ב-1514 הוזמן לייעץ לוועדה האפיפיורית אשר תפקידה היה לתקן את לוח השנה שחובר עוד בזמנו של יוליוס קיסר. הוא דחה את ההזמנה ובאותה שנה כתב את קומנטריולוס (Commentariolus).זהו טקסט קצר בכתב יד, המתאר את הרעיונות שלו לגבי ההיפותזה ההליוצנטרית. החיבור פורסם בין חבריו, ללא חתימתו. בחיבור מצומצם זה קופרניקוס אף הביע את כוונתו לכתוב חיבור נרחב יותר. זאת לפי הציטוט של דבריו: השמטתי כאן את ההוכחות המתמטיות, אשר יופיעו בעבודה עתידית, נרחבת יותר.
עם זאת במשך שנים רבות קופרניקוס נמנע מפרסום והרחבה של עבדותו זו, למרות בקשות מצד עמיתים ומלומדים שקראו את ספרו וביקשו ממנו לעשות זאת.
הגנה על נרטיו פרימה ותפקידים בממשל ובכנסייה
בזמן המלחמה בין המסדר הטווטוני לבין ממלכת פולין (1519–1524) הגן קופרניקוס בהצלחה על אלנשטיין, בראש הכוחות המלכותיים, שהיו במצור בידי הכוחות של המדינה הטאוטונית. כהוקרה על הצלחתו זו הוא מונה לבנות מחדש את אזור ארמלנד (ורמיה - מזוריה) וידידו הקרוב, , מונה כעוזרו.
כחלק משיקום המחוז, החל ב-1522, קופרניקוס יעץ במשך שנים לאוצר של פרוסיה המלכותית ואף הציע רפורמת מטבע, בה התעניינו מנהיגי פרוסיה ופולין, אך לא אימצו אותה. רק אחרי שנים רבות גישתו הפכה לתיאוריה כלכלית בשם חוק גרשאם.
בשנים אלה הוא ערך נסיעות רבות בענייני ממשל ודיפלומטיה, בשליחות הבישוף של ורמיה.
עבודה עם רטיקוס על הצגה התאוריה ההליוצנטרית בספריו
בשנת 1539 הגיע לפראונבורג גיאורג יואכים רטיקוס, מתמטיקאי צעיר מוויטנברג. יש לציין שבאותם ימים של מלחמות דת, היה זה מעשה אמיץ מצידו של רטיקוס להגיע מאזור פרוטסטנטי למעוז הקתוליות. רטיקוס הפך לתלמידו של קופרניקוס, נשאר איתו למשך שנתיים, שבמהלכן חיבר ספר בשם "נרטיו פרימה" (Narratio prima), שהיווה הצגה ראשונית על התאוריה של קופרניקוס.
חיבור זה התקבל בעניין וגרם לקופרניקוס להשלים את החיבור המלא, כולל החישובים המתמטיים, 27 שנים לאחר ההבטחה מ"קומנטריולוס". ב-29 באוגוסט 1541 החיבור של קופרניקוס De revolutionibus orbium coelestium (על הקפות כיפות השמיים) היה מוכן לדפוס. רטיקוס לקח את כתב היד איתו לויטנברג ומסר אותו למדפיס בנירנברג, תחת השגחתו של , תאולוג לותרני, שהתמחה בהדפסת כתבים מתמטיים.
בינתיים קופרניקוס חלה בשיתוק, רותק מיטתו והיה שרוי בתרדמת. תוך ניצול מצבו של המחבר, אוסיאנדר שילב במקום בולט, מעבר לדף הכותרת, פניה אנונימית לקורא. בפניה זו נאמר :ההיפוטזות המובאות כאן אינן מתארות בהכרח מצב אמיתי או אפילו אפשרי. אם יש התאמה בין החישובים לבין התצפיות, דיינו. פניה זו חטאה מאד לכוונתו של קופרניקוס, אך אולי גרמה לחוגים שונים לא לדחות את התיאוריה על הסף. ברור שאוסיאנדר חשש מתגובת הכנסייה, לפי מכתב שהפנה לקופרניקוס בנושא, כאשר זה היה עדיין בריא. אותו מכתב נכתב בשנת 1541 ובו אוסיאנדר מציע נוסח אשר יגן על קופרניקוס מהתקפותיהם של תאולוגים. היות הקדמה זו זיוף התגלה ופורסם בידי קפלר ב-1609.
מותו וקבורתו
מסופר כי העותק הראשון של "דה רבולוטיוניבוס" הגיע לידיו של קופרניקוס על ערש דווי. הוא התעורר מהתרדמת בה היה שרוי, הסתכל בספר ומת משטף דם מוחי
קופרניקוס נקבר בקתדרלת פראואנבורג, אך ציון קברו נעלם. חיפושים אחר הקבר התנהלו ב-1802, 1909, 1939 ללא תוצאות. קבוצת ארכאולוגים יזמו חיפוש נוסף ב-2004 ושרידי גופתו אכן נמצאו ב-2005. הם זוהו על פי בדיקות גנטיות, תוך השוואה למספר שערות שנותרו בכתב יד שלו. הוא נקבר מחדש בטקס מפואר בשנת 2010.
לאומיות
ממוזער|מטבע פולני לזכרו של קופרניקוס מ-1925
במאות ה-19 וה-20, הן הלאומיות הגרמנית והן הלאומיות הפולנית תבעו בעלות על קופרניקוס. הוא היה נתין נחלה פיאודלית שדיבר גרמנית כשפת אמו, אשר באוניברסיטת בולוניה נרשם כחבר אגוד הסטודנטים "האומה הגרמנית" וכתב בלטינית את החיבורים המדעיים ונכתב בפולנית ברישומי הכנסייה. היסטוריונים וכותבים לאומיים משני הצדדים התאמצו להוכיח שהוא "שייך" לצד שלהם. מחאות פולניות, על כך שקופרניקוס איננו מוצג כפולני במקומות שונים, פורצות מפעם לפעם.
פעילות מדעית
התאוריה ההליוצנטרית של קופרניקוס
תאוריות מוקדמות
ידוע על טקסטים מהתקופה הקלאסית העוסקים ב-תיאוריות הליוצנטריות מוקדמות. פילולאוס (המאה ה-5 לפנה"ס) היה מהראשונים שהציעו כי הארץ נעה, כנראה בהשראת התאוריות של פיתגורס על הגלובוס העגול.
אריסטרכוס מסאמוס (המאה ה-3 לפנה"ס) פיתח כמה תאוריות של הרקלידס פונטיקוס (שכבר דיבר על סיבוב של כדור הארץ סביב צירו) והציע את התאוריה הראשונה המוכרת לנו של מערכת שמש הליוצנטרית. החיבור שלו על ההיפותזה ההליוצנטרית לא שרד, ולכן אין יודעים את המקור המדויק של תיאוריה זו. כנראה שזו הייתה גם ההתנגשות הראשונה בין דת כלשהי לתיאוריה ההליוצנטרית. פלוטרכוס, בן זמנו של אריסטרכוס, אשר היה כהן במקדש אפולו בדלפי, האשים את אריסטרכוס בחוסר אדיקות בשל כך ש"הניע את הארץ".
קופרניקוס ציטט את אריסטרכוס ופילולאוס בכתב יד ראשוני של ספרו ששרד, כשהוא כותב: "פילולאוס האמין בתנועת הארץ, ויש אף שאומרים כי גם אריסטרכוס איש סאמוס היה בדעה זו". בנוסח הסופי קופרניקוס מחק משפט זה, כנראה כדי לא להזכיר שדת אחרת כבר התנגדה לתיאוריה זו.
במשך כמעט 1800 שנה שלטה בעולם התיאורה של אריסטו (384–322 לפנה"ס), שקבעה שני עקרונות: הארץ היא מרכזו של העולם וכל מה שנמצא מעל הירח הוא קבוע ונצחי. מי שתרם יותר מכל לחיזוקה של תיאוריה זו היה האסטרונום קלאודיוס פתולמיי (תלמי), שחי במצריים בין השנים 100–168. הוא הציע הסברים לסימני השאלה אשר הוצבו בפני התיאוריה של אריסטו על ידי תופעות קוסמיות שונות. הוא הוסיף לשם כך שתי תיאוריות - האחת תנועה אפיצקלית והשניה קיום .
החיבור של האסטרונום המוסלמי בן המאה ה-14, אבן אל-שאטיר, הביא דגם לא תלמי לשמש ולירח. הוא כולל תצפיות וחישובים הדומים לאלה של קופרניקוס, ויש שהציעו כי קופרניקוס הושפע ממנו.
התאוריה הקופרניקאית
התאוריה של קופרניקוס פורסמה בספר "על הקפות כיפות השמיים" (De revolutionibus orbium coelestium) בשנת מותו, 1543, אף שהוא התחיל לפתח אותה כמה עשורים מוקדם יותר. הוא התבסס על למעלה מ-60 תצפיות אסטרונומיות, אותן ערך בעצמו.
ספר זה מציין את ראשית המעבר מיקום גיאוצנטרי (בעצם, אנתרופוצנטרי), שהארץ במרכזו, ליקום שהשמש במרכזו. קופרניקוס טען כי הארץ היא אחד מכמה כוכבי לכת, המסתובבים סביב שמש שאינה נעה, וכי הארץ משלימה את הקפתה פעם בשנה, יחד עם סיבוב סביב צירה פעם ביום. הוא הגיע לסדר הנכון של כוכבי הלכת, ואף הצביע על שינוי איטי בכיוון ציר הסיבוב של כדור הארץ כגורם לתופעה הידועה כנקיפה (פְּרֶצֶסיה). כמו כן הסביר כי קיומן של עונות נובע מהעובדה שציר הסיבוב אינו ניצב למישור הסיבוב של כדור הארץ, אלא נטוי בזווית. הוא אף הוסיף תנועה אחת לכדור הארץ, השומרת על כך כי הציר שלה יהיה מכוון כל הזמן לאותה הנקודה (צפון-דרום). בזמנו של גלילאו גליליי הובהר, כי אין תנועה כזאת.
קופרניקוס טען כי כל המסלולים במערכת השמש הם מעגליים, דבר שאינו מדויק, שכן הם אליפטיים, ולפיכך המודל שלו היה לא מדויק ולא יכול היה לחזות אירועים אסטרונומיים בצורה טובה מזה של תלמי, שהיה מקובל אז. הוא גם סבר שמערכת השמש קטנה בהרבה מגודלה הממשי, כמו שחשבו רוב האסטרונומים בתקופתו.
ובכל זאת, למודל שלו הייתה השפעה מכרעת על מדענים רבים דוגמת גליליי, טיכו ברהה ויוהאנס קפלר, אשר אימצו ושיפרו אותו.
רק תצפיותיו של גליליי אל כוכב הלכת נוגה בעזרת הטלסקופ שבנה, היו הראיות הממשיות הראשונות לתאוריה של קופרניקוס. הוכחות ברורות יותר התקבלו במאה ה-19. ב-1838 ו-1839, בהפרש של מספר חודשים, שלושה מדענים (פרידריך בסל, אוטו וילהלם פון שטרובה, ו-) הוכיחו באופן עצמאי את תנועת כדור הארץ במסלולו.ב-1851 ניסוי המטוטלת של פוקו הביא הוכחה לתנועת כדור הארץ סביב צירו.
קופרניקוס סיכם את התיאוריה שלו בשבע נקודות. הסיכום נמצא ופורסם רק ב-1878:
למסלולים של גופים אסטרונומיים אין מרכז אחד ששייך לכולם.
מרכז הארץ אינו מרכז היקום, אלא רק המרכז של מסת הארץ ושל מסלול הירח.
כל כוכבי הלכת מסתובבים במסלול סביב השמש, ולכן השמש היא מרכז היקום (קופרניקוס לא היה בטוח האם השמש נעה או לא, כשהוא טוען כי מרכז היקום הוא "בשמש, או לידה").
המרחק בין הארץ לשמש, ביחס למרחק בין הארץ לכוכבים הקבועים, הוא קטן מאד.
התנועה היומית של השמש היא למראית עין בלבד, והיא נראית כנעה בגלל הסיבוב של כדור הארץ סביב צירו.
הארץ סובבת סביב השמש, כמו שאר כוכבי הלכת, כך שכל התנועות-לכאורה של השמש במהלך השנה הן למעשה תנועה של הארץ.
התנועה לאחור לכאורה של כוכבי הלכת היא טעות אופטית, שנובעת מתנועת כדור הארץ ביחס לתנועת כוכבי הלכת, כפי שהיא נתפסת מנקודת מבטו של הצופה.
חיבורו של קופרניקוס "על הקפות כיפות השמיים", אשר הוקדש לאפיפיור פאולוס השלישי, מחולק לשישה חלקים:
החלק הראשון כולל הצגה כללית של המודל ההליוצנטרי, וסיכום רעיונותיו על העולם.
החלק השני הוא תאורטי בעיקר, ומדבר על עקרונות האסטרונומיה, וכן כלולה בה רשימת כוכבים (כבסיס לטענותיו המובאות בהמשכו של חלק זה).
החלק השלישי עוסק בעיקר בתנועותיה לכאורה של השמש, ולתופעות הקשורות בה.
החלק הרביעי כולל תיאור דומה של הירח, של תנועותיו ושל מסלולו.
החלקים החמישי והשישי כוללים תיאור של המודל החדש.
ארתור קסטלר בספרו על ההיסטוריה של הקוסמולוגיה בעולם המערבי טען כי הספר של קופרניקוס לא נקרא מעולם (על אף שהופץ ב-5 מהדורות). טענה זו הופרכה על ידי בספרו "הספר שאף אחד לא קרא", לאחר סקירה שארכה 35 שנה. גינגריץ' בחן את כל הספרים ששרדו משתי המהדורות הראשונות, 276 ספרים מהמהדורה הראשונה ו-325 ספרים מהמהדורה שנייה והראה כי כל המתמטיקאים והאסטרונומים המובילים של התקופה קראו ורשמו הערות שוליים על עותקיהם, על אף שהתעלמו מהפרקים המתעסקים בקוסמלוגיה בחלק הראשון. על עבודתו זו גינגריץ' קיבל אות הוקרה מממשלת פולין.
יחס הכנסייה לתיאוריה ההליוצנטרית
בשנת ב-1533 (Widmanstetter), מזכירו של האפיפיור קלמנס השביעי, הציג את התאוריה של קופרניקוס לאפיפיור עצמו ולשני קרדינלים. האפיפיור התרשם לטובה והעניק שי למזכיר . ב-1536 התאוריה כבר הייתה מנוסחת בצורה ברורה, ושמועות עליה הגיעו למלומדים רבים באירופה. לכן, ממקומות שונים ביבשת, קופרניקוס נקרא לפרסם את התאוריה. אחד מהפונים היה הקרדינל אשר אף ביקש עותק לעצמו. אולם, קופרניקוס חשש מתגובותיהם של מי שאינם בעלי הידע המתמטי הנחוץ, כפי שהוא עצמו כתב, בהקדשת ספרו לאפיפיור פאולוס ה-3. חוקרים בני זמננו חלוקים בדעותיהם באשר לסיבת הדחיה המתמשכת בפרסום "על תנועת גרמי השמיים" המהווה את מפעל חייו של קופרניקוס. חלק טוענים שהוא לא היה בטוח בשלמות חישוביו בעוד אחרים טוענים שהחששות שלו היו קשורים גם להיבטים דתיים.לינדברג ונמברס טוענים שקופרניקוס לא חשש מתגובת הכנסייה בעוד Koyré ו-Rosen תומכים בדיעה זו. בשלב ראשון, פרסום De Revolutionibus לא עורר שום תגובה שלילית משמעותית. בוועידת טרנטו עניין הספר לא עלה כלל. במהלך המאה ה-16 ספרו של קופרניקוס היה חלק מתוכנית הלימודים באוניברסיטאות קתוליות, כמו אוניברסיטת סלמנקה..ההתנגדות הקתולית החלה רק כ-60 שנה אחרי פרסום הספר, כנראה בעקבות ניתוח תאולוגי של ג'ורדאנו ברונו, אשר סתר דוגמות יסוד של הנצרות ובעקבות משפטו של גלילאו גליליי. ב--1616 הספר נכנס לרשימת הספרים האסורים על ידי האיקוויזיציה האיטלקית. האיקוויזיציה הספרדית לא נקטה עמדה, ובסלמנקה המשיך לשמש כספר לימוד. הרבה מתמטיקאים ואסטרונומים קתוליים המשיכו להשתמש בחלק המתמטי של הספר, תוך התעלמות מהחלק הקוסמולוגי.
אנשי הכנסייה הפרוטסטנטית היו הראשונים לתקוף את התיאוריה ההליוצנטרית. ארבע שנים לפני פרסום הספר, מרטין לותר העיר הערות מזלזלות על הגישה ההליוצנטרית של קופרניקוס, לפי פרטי התיאוריה, שכבר היו ידועים. התנגדותו של לותר התבססה על הכתוב בתנ"ך, בספר יהושוע, פרק י', פסוק י"ב. שם נכתב שיהושוע פקד על גרמי השמים: "שמש בגבעון דום", כלומר מי שנע היא השמש ולא כדור הארץ. פיליפ מלנכטון, שותפו של לותר, הציע ששליטי ארצות יאסרו פרסומים כאלה, הנגועים בקלות ראש.דמויות נוספות מעולם הרפורמציה פסלו את תורתו של קופרניקוס על הסף.
חשיבות התיאוריה של קופרניקוס
לתאוריות של קופרניקוס יש חשיבות רבה בהיסטוריה של הידע האנושי, מעבר לשינוי בגישה האסטרונומית. רבים טוענים כי רק לגאומטריה האוקלידית, לתאוריית האבולוציה של דרווין ולפיזיקה של ניוטון הייתה השפעה דומה על התרבות האנושית ככלל ועל המדע בפרט.
ישנן משמעויות רבות לתאוריה של קופרניקוס, לבד מהערך המדעי שלה. אפשר לראות כאן תרומה אדירה של אסטרונום, איש כנסייה, רופא, שחי בכנסייה נידחת בפולין, והביא למהפיכה בהבנת מבנה היקום. חיבורו היה מהפכני ביחס שלו למחקר המדעי ולסתירת תיאוריות מהעת העתיקה, אשר שימשו עדיין נכסי צאן ברזל.
עמנואל קאנט, לדוגמה, ראה את המשמעות הסמלית של המהפכה הקופרניקאית כמייצגת את הדעה שהרציונליות האנושית היא המקור האמיתי להבנת התופעות הנצפות. גם פילוסופים מודרניים רואים חשיבות רבה בקופרניקניזם.
במישור של האסטרונומיה עצמה, תיאורית קופרניקוס שימשה תשתית למדע מודרני, מבוסס תצפיות מדויקות, בלי ניסיון לתרץ פערים בין תיאוריה לתופעות קיימות.
התיאוריה של קופרניקוס שימשה תשתית לתצפיותיו של טיכו ברהה (1546–1601). על בסיס תצפיות אלו עוזרו, יוהנס קפלר (1571–1630), ניסח את מה שנקרא היום "חוקי קפלר", המגדירים את המסלולים של כוכבי הלכת. ואז הצטרף למהפכה גלילאו גליליי (1564–1642), אשר נעזר בטלסקופ שבנה, והוסיף תצפיות אשר חיזקו את המודל ההליוצנטרי. גלילאו אף כתב את ספרו " דיאלוג בעניין שתי מערכות העולם העיקריות" בשפה האיטלקית ופנה לקהל הרחב, בניגוד לקודמיו, אשר כתבו לטינית ופנו רק למלומדים. את ההסבר הפיזיקלי השלם לתמונה שהתקבלה מהגילויים של קופרניקוס, ברהה, קפלר וגלילאו סיפק המדען האנגלי אייזיק ניוטון, בחוקי התנועה שלו.
בסופו של דבר גם הכנסייה הפנימה את השינוי ובשנת 1757 הוסרו הספרים של קופרניקוס ושל גלילאו מרשימת הספרים האסורים. רק בשנת 1992, כ-360 שנה אחרי פרסום ספרו של גלילאו, הכיר האפיפיור יוחנן פאולוס השני בכך שכדור הארץ אכן סובב סביב השמש ושגלילאו צדק.
בדיעבד, לכל המוקדם מהמאה ה-17, הפכה שנת 1543, שנת פרסום ספרו של קופרניקוס "על הקפות כיפות השמיים"ניקולאוס קופרניקוס, על הקפות כיפות השמיים, תרגם דביר ילין, הוצאת מנדלי, 2023 כמועד תחילתה של המהפכה המדעית ושנת 1609, שבה החל גלילאו את תצפיותיו, כשנת תחילתה של האסטרונומיה המודרנית.
הנצחה
פסלו של קופרניקוס, מעשה ידי הפסל הדני ברטל תורוואלסן, ניצב בחזית בוורשה, משכנה של
על שמו נקראו מכתש על הירח ועל המאדים וכן אסטרואיד 1322.
לוויין של נאס"א, אשר שוגר ב-21 באוגוסט 1972, אשר נשא גלאי לקרינת X וטלסקופ אולטרא-סגול, ואשר פעל עד פברואר 1981, נקרא על שם קופרניקוס.
בינואר 2010 הוחלט כי היסוד הכימי שנקרא בעבר אונונביום ייקרא על שמו של קופרניקוס - קופרניקיום.
בעיר ולבז'יך שבפולין הוקם תיכון על שמו, ובעיירה לובין הוקמה אוניברסיטה על שמו.
נמל תעופה בעיר ורוצלב נקרא על שמו.
לאורך השנים פולין הנפיקה מספר מטבעות ושטרות לזכרו של קופרניקוס: ב-1925 מטבע של 100 זלוטי, ב-1959 מטבע של 10 זלוטי, ב-1973 מטבע של 100 זלוטי, ב-1965 שטר של 1000 זלוטי וב-1975 שטר דומה נוסף.
ראו גם
יחסי גרמניה–ליטא
מדינת המסדר הטווטוני
קישורים חיצוניים
אבי לבן-חוקי התנועה, באתר דעמדע- כיצד התפתחה המכניקה
אבי לבן- חוקי קפלר, באתר דעמדע-הסבר לחוקי קפלר כולל נוסחאות מתמטיות
ניקולאוס קופרניקוס-"תנועת גרמי השמיים"-הקדשה לאפיפיור - בתרגום א. רוזן
מוזיאון ניקולאס קופרניקוס בפרומברוק
תמונות של קופרניקוס
דף של אוניברסיטת קיימברידג' המתאר את הפעילות האסטרולוגית של קופרניקוס
צילום פקסמיליה מלא של "תנועת גרמי השמים"
הטקסט של "תנועת גרמי השמים"
ניקולאוס קופרניקוס
העלאת ספרו של קופרניקוס לרשת על ידי אוניברסיטת הרווארד De revolutionibus orbium coelestium
, 19 בפברואר 2013
פרק 2 – קופרניקוס, המדען הראשון בפודקאסט עושים היסטוריה בהגשת רן לוי
Dava Sobel, A More Perfect Heaven: How Copernicus Revolutionized the Cosmos, Bloomsbery 2011
הערות שוליים
קטגוריה:אסטרונומים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:מתמטיקאים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:אישים שעל שמם יסודות כימיים
קטגוריה:בוגרי אוניברסיטת פרארה
קטגוריה:בוגרי אוניברסיטת פדובה
קטגוריה:ילידי 1473
קטגוריה:נפטרים ב-1543
קטגוריה:המהפכה הקופרניקאית
קטגוריה:אסטרונומים פולנים
קטגוריה:מדענים פולנים
קטגוריה:אישים שהונצחו בשטרות כסף פולנים
קטגוריה:אישים שהונצחו על בולי ברית המועצות
| 2024-09-24T07:49:47
|
תלמי (אסטרונום)
|
ממוזער|טקסט=מפת ארץ ישראל והסהר הפורה של תלמי, בהוצאה מהמאה ה-15. מתוך אוסף המפות ע"ש ערן לאור, הספרייה הלאומית|מפת ארץ ישראל והסהר הפורה של תלמי, בהוצאה מהמאה ה-15. מתוך אוסף המפות ע"ש ערן לאור, הספרייה הלאומית
ממוזער|טקסט=מפת הודו של תלמי, בהוצאה מהמאה ה-15. מתוך אוסף המפות ע"ש ערן לאור, הספרייה הלאומית|מפת הודו של תלמי, בהוצאה מהמאה ה-15. מתוך אוסף המפות ע"ש ערן לאור, הספרייה הלאומית
קְלָאוּדִיוֹס פְּתוֹלֶמָאיוֹס (ביוונית: Κλαύδιος Πτολεμαῖος; 100 לערך – 168 לספירה), המוכר בעברית בקצרה בשם תַּלְמַי, היה מתמטיקאי, גאוגרף, אסטרונום ואסטרולוג יווני. תלמי חי באלכסנדריה שבמצרים (באותה עת פרובינקיה רומית) ונחשב כאסטרונום החשוב ביותר בעת העתיקה.
על שמו נקראו מכתש תלמי על הירח, מכתש תלמי על המאדים, האסטרואיד "4001 תלמי", והר תלמי ביבשת אנטארקטיקה.
עבודתו המדעית
תלמי כתב מספר חיבורים מדעיים, שלושה מהם בעלי חשיבות מתמשכת במדע האיסלאמי ובמדע האירופי, בתקופות מאוחרות יותר. החשובה בין יצירותיו היא "אלמגסט" (שיבוש ערבי של השם היווני Η μεγάλη Σύνταξις, "החיבור הגדול", במקור Μαθηματικὴ Σύνταξις "המערכה המתמטית"), בה הציג את תורתו האסטרונומית - המודל הגאוצנטרי. תורה זו הייתה פופולרית מאוד בזמנה, ולמעשה שלטה בעולם המערבי עד ימי קופרניקוס, קפלר וגלילאו. החיבור החשוב השני הוא: "גאוגרפיקה" (Γεωγραφικὴ) , דיון מקיף בידע הגאוגרפי של העולם היווני-רומאי. השלישי הוא חיבור אסטרולוגי בשם "טטרביבלוס" ("ארבעה ספרים") או "אפוטלסמטיקה" (Apotelesmatica, "השפעות") ובלטינית "Quadripartitum" ("ארבעה חלקים"), שבו ניסה תלמי להתאים את האסטרולוגיה ההורוסקופית אל פילוסופיית הטבע האריסטוטלית של תקופתו.
האפוטלסמטיקה נכתב לפני הגאוגרפיקה.
אלמגסט
על פי תורתו של תלמי, כדור הארץ עומד במרכז היקום, וסביב לו גרמי השמיים, לפי הסדר הבא: הירח, כוכב חמה, נוגה, השמש, מאדים, צדק ושבתאי. מעבר למסלולו של שבתאי היו קבועים כוכבי-השבת. כדי להסביר את התנועה הנראית לאחור של כוכבי-הלכת, טען תלמי כי כוכבי-הלכת נעים במסלול לולייני, המקיף מסלול מעגלי סביב הארץ. עבור כל כוכב לכת הניח תלמי מעגל ראשי סביב הארץ (שמרכזו אינו חופף למרכז כדור הארץ), ומעגל משנה שמרכזו על היקף המעגל הראשי והכוכב נע על היקפו. תנועת הכוכב הנצפית היא לכן צירוף תנועות שני המעגלים. דגם זה אומץ על ידי הכנסייה הקתולית, וכך החזיק מעמד כ-1,500 שנה. יכולת-החיזוי של הדגם הייתה, בכל-זאת, טובה מספיק לתצפיות בעין בלתי-מזוינת בתנועת כוכבי-הלכת, אף על פי שהיו בה גם כמה הנחות שגויות (למשל, שהמרחק בין כדור הארץ לירח משתנה פי שניים לאורך מסלולו).
תלמי קיבל אמנם שניתן להסביר את התצפיות גם אם מניחים שהארץ נעה, אך פסל את הרעיון משום שהניח, בשל אי הכרת חוק ההתמדה, החוק הראשון של אייזיק ניוטון, אשר טרם נולד, שאילו נעה הארץ הרי שגופים הנזרקים לאוויר היו נראים לנו כנעים במהירות גבוהה מערבה.
כמו כן כלל ה"אלמגסט" קטלוג כוכבים אשר פורטו בו 48 קבוצות כוכבים, שרובן עדיין נמצאות בשימוש כיום.
אפיגרמה
לתלמי מיוחס המכתם (אפיגרמה) הבא, המופיע באנתולוגיה היוונית (9, 577):
אני יודע שאני בן תמותה, בן חלוף,
אך כשאני חוקר את מסילות הכוכבים
רגליי אינן דורכות עוד על פני האדמה
ואני מתמלא במזון האלים - לצדו של זאוס עצמו!
הקאנון של תלמי
תלמי חיבר גם את "קאנון המלכים" - רשימת מלכים כרונולוגית שכללה מלכים אשוריים, בבלים, פרסיים, מקדונים, תלמיים ורומאיים החל משנת 747 לפנה"ס עד שנת 160 לספירה. רשימות אלה עזרו לתיארוך וקביעת הכרונולוגיה של המזרח הקרוב העתיק.
ארץ ישראל והיהודים בחיבוריו
שניים מחיבוריו של תלמי, האפוטלסמטיקה והגאוגרפיקה, כוללים התייחסויות לארץ יהודה. האפוטלסמטיקה מחלק את העולם המיושב לארבעה חלקים ולמשולשים התואמים שלהם. ארץ יהודה נמצאת ברבע השני ומקושרת אל אידומיאה, קוילה סוריה, פיניקיה, כלדיאה, אורכיניה וערביה פליקס , בין הארצות השוכנות בכיוון צפון-מערב של כל הרבע. לארצות אלה יש קרבה למשולש הצפון-מערבי, ולמזל טלה, מזל אריה ומזל קשת, ושליטיהם השותפים הם זאוס, ארס והרמס. קבוצת הארצות הללו מעוררת תמיהות, בין היתר בשל היעדרה של סוריה גופא, ומאידך הימצאותן של כלדיאה ואורכיניה בקבוצה, בזמן שמסופוטמיה ובבל נמצאות בחלק אחר של הרבע השני. ניתן לשער שחלוקה מבולבלת זו משקפת את שימושו של תלמי במקורות ישנים שהוא לא הצליח להסביר. על פי השקפתו של תלמי, מאפיינים לאומיים תלויים במצב הגאוגרפי והאסטרולוגי. בהתאם לכך, הוא מאפיין על-פי הכוכבים את העמים בקבוצה זו, והיהודים בכללם, כ"מוכשרים יותר מאחרים במסחר וסחר-חליפין", אך גם כפחדנים נבזיים, בוגדניים, מתרפסים, ובאופן כללי הפכפכים". עם זאת, מבין הארצות הללו, תושבי חילת סוריה, אדום ויהודה הם באופן כללי, על פי הכוכבים, גם "נועזים, כופרים ותחבולנים".
כמעט ואין מקום לספק שבהתייחסותו לתושבי הארצות הללו, תלמי התכוון בעצם ליהודים בלבד. זה היה אך טבעי עבור מצרי-יווני, בן זמנם (בצעירותו) של מרד התפוצות ומרד בר כוכבא, להדגיש את תעוזת היהודים לצד היותם כופרים – האשמה שהופנתה נגדם באופן מסורתי. מאידך, ניתן בהחלט להניח שהערתו הכללית על הצטיינותם במסחר, כמו גם על פחדנותם והתרפסותם, נוגעת בעיקר לסורים, שהיו מפורסמים כסוחרים באימפריה הרומית.
תלמי מתאר בחיבור "גאוגרפיקה" (Geographia, V, 15:1-7) את ארץ יהודה. הוא משרטט את גבולותיה: "בגבולה של פלשתינה או יהודה בצפון ובמזרח היא סוריה...בדרום היא גובלת בערב-פטרה...עד לגבול בקרבת מצרים". הוא מוסיף כי "חלק מנהר הירדן זורם דרך יהודה בקרבת אגם האספלט". הוא מפרט את ערי החוף של ארץ ישראל: קיסריה, אפולוניה, יפו, יבנה-ים, אשדוד ים, אשקלון, אנתדון ו"נמל העזתים"; ומציין את "הערים הפנימיות של יהודה" ומחלקן לפי חבלי ארץ: הגליל (ובהן ציפורי, כפר עותנאי, יוליאס וטבריה), שומרון (ניאפוליס), "יהודה ממערב לנהר הירדן" (עזה, רפיח, יבנה, לוד, אנטיפטריס, סבסטי, בית גוברין, אמאוס, גופנה, ארכלאיס, פצאליס, יריחו, "ירושלים - הנקראת כיום איליה קפיטולינה" ועין גדי), עבר הירדן המזרחי (ליוויאס) ואדום "ממערב לנהר הירדן". זהו אזכורה הראשון של העיר ציפורי על ידי סופר פגאני. תלמי הוא גם הסופר היווני הראשון המזכיר את בית גוברין, שאינה נזכרת בשם זה כלל אצל יוסף בן מתתיהו.
ראו גם
משפט תלמי במתמטיקה
הר תלמי
לקריאה נוספת
שמואל סמבורסקי, המחשבה הפיזיקאלית בהתהוותה, מוסד ביאליק, 1987
קישורים חיצוניים
Claudius Ptolemy: Tetrabiblos
Ptolemy: the Geography
רשימת כתבי יד המתייחסים ליצירתו של תלמי, בקטלוג הספרייה הלאומית
רשימת מפות בעקבות יצירות תלמי ועפ"י כתביו, עם גישה לסריקות, בקטלוג הספרייה הלאומית, אוסף המפות ע"ש ערן לאור
הערות שוליים
קטגוריה:אסטרונומים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:מתמטיקאים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:מתמטיקאים מיוון העתיקה
קטגוריה:אסטרונומים יוונים
קטגוריה:גאוגרפים הלניסטיים
קטגוריה:יוונים הלניסטיים
קטגוריה:מצרים התלמיית
קטגוריה:יוונים ממצרים
קטגוריה:מחברים כותבי יוונית
קטגוריה:ילידי 100
קטגוריה:נפטרים ב-170
| 2024-09-01T18:54:46
|
טיכו ברהה
|
טִיכוֹ בְּרָהֵה (בלטינית: Tycho Brahe, , דנית: Tyge Ottesen Brahe, נהגה "צִייֵה אוֹטֵסְן פְּרָאֵה"; 14 בדצמבר 1546 – 24 באוקטובר 1601) היה אסטרונום דני יליד סקונה, בנם של אוטה ברהה ובאטה בילה. ידוע בשל תצפיותיו האסטרונומיות המדויקות והנרחבות. ברהה היה מפורסם כבר בזמנו כאסטרונום ואלכימאי. חנך וטיפח את האסטרונום יוהנס קפלר.
בספרו De nova stella ("על כוכב חדש") משנת 1573 הוא הפריך את התאוריה של הספירות השמימיות על ידי הוכחה שהשמים אינם במצב בלתי משתנה של שלמות, כפי שנטען בעבר על ידי אריסטו ותלמי. המדידות המדויקות שלו הראו שלכוכבים חדשים (נובות), במיוחד לזה של 1572, חסרה הפרלקסה הצפויה בתופעה תת ירחית, ולכן לא היו כוכבי שביט "אטמוספיריים", כפי שהאמינו קודם, אלא הופיעו מחוץ לאטמוספירה. באופן דומה הראה גם שכוכבי שביט אינם תופעה פנים אטמוספירית וחייבים לעבור דרך הספירות השמיימיות, שנחשבו לקשיחות.
ברהה שילב את התאוריה הקופרניקאית עם המודל של תלמי ליצירת המודל הטיכוניאני. הוא היה אחרון האסטרונומים הגדולים בעין בלתי מזוינת, והמדויק ביותר שבהם, הודות למצפי הכוכבים שבנה באי ון-אראניבורג (טירת אורניה, מוזת האסטרונומיה) ובסטהרנברג (טירת הכוכבים), שבהם ייצר בעצמו את מכשירי התצפית המתוחכמים שלו. מאוחר יותר הקים מצפה נוסף בקרבת פראג, והנתונים שאסף שימשו את עוזרו, יוהאנס קפלר, בניסוח חוקי תנועת כוכבי הלכת.
ביוגרפיה
שנותיו הראשונות
שמאל|ממוזער|250px|טירת טוסתרופ, בה גדל טיכו ברהה אצל דודו
ברהה נולד בטירת קנוטסתורפ, כשמונה קילומטרים צפונית לסוואלוב, בסקונה, דנמרק (כיום דרום שוודיה) בשם טי אודסן ברה על שם סבו, לימים יתפרסם בצורה הלטינית של שמו "טיכו". אחיו התאום נפטר לפני שהוטבל. כמו כן היו לו עשרה אחים ואחיות נוספים, שהצעירה שבהם, סופיה ברהה, סייעה לו במחקר באסטרונומיה. אביו אוטה היה יועץ סתרים ומאוחר יותר מושל טירת קרונבורג אשר שלטה על המעבר הימי לים הבלטי. אמו, באטה הייתה הבכירה בין נשות החצר של מלכת דנמרק, סופיה ממקלנבורג-גיסטרו, ושמשה כגבירה אשר על הגלימות של המלכה. לאחר מות בעלה שמשה כשריף של ויסנברג.
כאשר היה ברהה בן שנתיים חטף אותו דודו יורגן ברהה לטירת טוסתרופ ללא ידיעת הוריו. על פי מקורות אחדים הוריו לא ניסו להשיבו ולא הביעו התנגדות מכיוון שהם הבטיחו ליורגן חסר הילדים אחד מבניהם. כאשר לא קיימו הבטחתם לקח הדוד את היוזמה לידיו. יורגן ברהה היה אדם אמיד מאוד, מפקד בצי הדני ומושל של טירות שונות. הוא הרעיף אהבה רבה על בנו המאומץ והעניק לו את החינוך הטוב ביותר שניתן היה להעניק בזמנו.
בין הגילאים 6-12 ברהה למד בבית ספר לטיני ששמו לא ידוע, וב-1559 החל לימודי משפטים באוניברסיטת קופנהגן. ליקוי החמה של 1560, ובמיוחד זה שהוא היה צפוי מראש, גרם לברהה בן ה-14 להתחיל להתעניין באסטרונומיה, והוא החל ללמוד את התחום אחרי שעות הלימודים, בעזרת חלק ממרציו, אשר עזרו לו גם לבנות גלובוסים קטנים, מצפנים ושאר כלים אסטרונומיים בסיסיים. הוא גם רכש לוח שנה אסטרונומי וספרים רבים על אסטרונומיה, כגון האלמגסט של תלמי, De sphaeramundi של יוהנס דה סקרובוקו ו-Cosmographia seu descriptio totius orbis של פטרוס אפיאנוס. כמקובל בקרב משכילים לא חתם בשמו המקורי טי אלא בגרסתו הלטינית - טיכו. יורגן, שרצה להעניק לבנו המאומץ חינוך שיאפשר לו להיות עובד מדינה, כפה עליו לצאת ללימודים באוניברסיטת לייפציג ב-1562, אך ברהה הצעיר שכנע את החונך שלו, אנדרס ודל, לאפשר לו להמשיך לעסוק באסטרונומיה גם שם. ברהה הבין שהגדלת הידע באסטרונומיה דורשת תצפית קפדנית ושיטתית לאורך זמן תוך שימוש בכלים המדויקים ביותר להשגה, לכן עמל רבות על בניית כלים חדשים ושכלול הכלים הקיימים, עיסוק שהפך למפעל חייו.
ברהה לא זכה לסיים את לימודיו בלייפציג: במאי 1565 החלה מלחמה בין דנמרק לשוודיה ויורגן קרא לו לחבור אליו בקופנהגן. חודש לאחר הגעתו של ברהה חלה אביו המאמץ בדלקת ריאות לאחר שקפץ למים הקפואים כדי להציל את המלך פרדריק השני מטביעה וזמן קצר לאחר מכן נפטר. את עצמאותו החדשה החליט היורש בן ה-19 לנצל כדי לסיים את לימודיו. תחילה פנה אל אוניברסיטת וויטנברג, אך מגפה שהשתוללה במקום גרמה לו לשנות את תוכניותיו וב-1566 הוא נרשם לאוניברסיטת רוסטוק שבצפון גרמניה.
מנזר הראוואד
לאחר סיום לימודיו סייר ברהה באירופה לזמן מה. עם חזרתו לדנמרק ב-1571 הציע דודו מצד אימו, סטין בילה, שיבנה מצפה כוכבים ומעבדה אלכימית במנזר הראוואד שהיה ברשותו. בצמוד לאלו הקים ברהה את סדנת ייצור הנייר הראשונה בסקנדינביה וסדנה לייצור זכוכית. שם פגש גם את אשתו קירסטן, בתו של כומר לותרני מקנודסטרופ. מכיוון שהייתה מפשוטי העם לא יכלו השניים להינשא באופן רשמי, אך נחשבו לבעל ואישה על פי החוק האזרחי. לשניים היו שמונה ילדים, שישה מהם הגיעו לבגרות. קירסטן וברהה חיו יחד כמעט שלושים שנה, עד מותו של ברהה.
במצפה שבהראוואד גילה ברהה את התגלית החשובה הראשונה שלו, הסופרנובה של שנת 1572, וכתב את ספרו המפורסם De nova stella (על כוכב חדש), שטבע את המונח נובה לכוכב "חדש", ושבו ניפץ את ההנחה הרווחת שהעולם העל-ירחי אינו משתנה. הגילוי הזה גרם לו להחליט לבחור באסטרונומיה כמקצועו העיקרי, והפך אותו לכוכב עולה, אך גם שנוי במחלוקת, בעולם המדע של תקופתו.
האי ון
שמאל|ממוזער|130px|אורניבורג כפי שצייר אותו ברהה בעצמו
מאחר שבחר באסטרונומיה כעיסוקו העיקרי, רצה ברהה להקים מצפה כוכבים גדול ומקצועי יותר מזה שבמנזר הראוואד. כוונתו הראשונית הייתה לבנות מצפה כזה בצפון גרמניה, אך המלך, פרדריק השני, שהיה מעוניין להשאיר את המדען המפורסם בדנמרק (וגם הכיר טובה לאביו המאמץ של ברהה, שהציל את חייו) הציע עזרה במימון של מצפה ומכון מחקר באי ון שבמצר ארסונד. בשנת 1576 בנה שם ברהה את האורניבורג (על שם מוזת האסטרונומיה, אורניה), שכלל מצפה כוכבים גדול ומכון מחקר אסטרונומי עם כ-100 אנשי צוות שעסקו בין השאר בייצור כלי מדידה ואביזרים למצפה ולמעבדה האלכימית. ברהה היה לא רק מדען אלא גם אומן (מה שהיה נפוץ בתקופה). הוא עיצב את האורניבורג בצורה מרהיבה, וצייד אותו במתקני נוחות לא שגרתיים לאותה עת, דוגמת שירותים עם מים זורמים. תקוותו של פטרונו של ברהה, פרדריק השני, התמלאה, והמכון הפך למרכז החשוב ביותר לחקר השמיים באירופה הצפונית.
עם הזמן ברהה הגיע למסקנה שהאורניבורג לא היה גדול ויציב מספיק למכשיריו המדויקים, ובשנת 1581 הקים מצפה חדש, סטהרנבורג (טירת הכוכבים), בצמוד למצפה הישן. סטהרנבורג היה מצפה תת-קרקעי ברובו, מה שסיפק יציבות טובה יותר למכשירים. טיכו ואחותו הצעירה סופיה ברהה עבדו בו שניהם. עבודתם המשותפת של האח והאחות שימשה בסיס למחקר המודרני על תנועת כוכבי הלכת. במהלך השנים נהרסו שני המבנים, אך לאחרונה שוחזרו חלקית ומשמשים כאתרי תיירות.
המעבר לפראג ומותו
שמאל|ממוזער|250px|פסלם של ברהה וקפלר בפראג
בשנת 1588 נפטר פטרונו של ברהה, פרדריק השני. במקומו עלה לשלטון בנו, כריסטיאן הרביעי, שהיה לא רק אדיש למדע ואסטרונומיה, אלא גם זקוק בדחיפות לכסף. ב-1596, עם הגעתו לבגרות, ביטל כריסטיאן את המימון, המדולדל גם כך, למכון של ברהה ואסר עליו לעסוק באסטרונומיה ואלכימיה בתחומי דנמרק. כל זה לא השאיר לברהה ברירה אלא לזנוח את אורניבורג ולחפש פטרון חדש. תחילה חזר לרוסטוק, משם קיים חלופת מכתבים עם המלך, שהייתה משפילה מאוד בשבילו, ומשנוכח כי לא יוכל לשוב ולעסוק במחקריו במולדתו נענה להזמנתו של הקיסר הגרמני רודולף השני לבוא לשמש מתמטיקאי, אסטרונום ואסטרולוג בחצרו (שהייתה ממוקמת רוב שנות שלטונו בפראג). רודולף העניק לברהה קצבה, בית בפראג ואת טירת בנאטקי לבניית מצפה כוכבים חדש. בתקופה זו הזמין ברהה את יוהאנס קפלר, שהיה נרדף בגראץ עקב אמונותיו הדתיות, להיות לעוזרו – קפלר עתיד לרשת את גוף הנתונים ואת הציוד של ברהה, שיהיו הבסיס לתגליותיו הגדולות.
בשנים שאחרי המעבר עמל ברהה רבות על מנת להעביר חלק ניכר ממכשיריו וספרייתו מוון לבנאטקי, אך לא הספיק לעשות הרבה מעבר לכך – בשנת 1601 חלה באופן פתאומי ונפטר ב-24 באוקטובר, לאחר 11 ימי מחלה בלבד. על פי קפלר, מילותיו האחרונות היו: "לא חייתי לשווא".
ברהה נקבר בכנסיית טין שבפראג, אשתו קירסטן, שנפטרה שלוש שנים אחריו נקברה לידו. על המצבה המקורית נחקקה הכתובת הלטינית שעיטרה קודם את הכניסה ל"ארמון הכוכבים": "Non fasces, nec opes sola artim sceptra perennant" (לא השלטון ולא העושר, רק שרביט המדע נצחי).
סברות לגבי נסיבות מותו
תאוריית שלפוחית השתןהנפוצה ביותר היא זו המייחסת את מותו לסיבוך בשלפוחית השתן שנבע מכך שברהה התאפק מלצאת לשירותים בעת סעודת ערב חגיגית אצל הקיסר, שנערכה 11 יום לפני מותו.
תאוריית הקשרטענה אחרת, המתבססת על פתיחת קברו ובדיקת שיער שפמו שנערכה ב-1991 וב-1996, היא שברהה נפטר מהרעלת כספית.
ב-15 בנובמבר 2010 נפתח קברו בשנית ונלקחו דגימות משיערו ועצמותיו.
נטען כי כריסטיאן הרביעי ביקש להתנקש בברהה לאחר ששמע שמועה כי ברהה מנהל רומן עם אמו. כדי להשיב את כבודו האבוד, הוא יצר קשר עם בן דודו הרחוק של ברהה - אריק ברהה. השניים רקמו מזימה לגרום למותו. ביומנו האישי של אריק שנתגלה בספרייה המלכותית בשוודיה נתגלו אזכורים לרגשות אשם כבדים.
הפגיעה באף
שמאל|ממוזער|250px|מנזר הראוואד כפי שהוא נראה היום
במהלך לימודיו באוניברסיטת רוסטוק, הסתכסך ברהה עם אציל דני אחר, מנדרוף פרסברג. ב-29 בדצמבר 1566 השתתפו השניים בדו-קרב בחשיכה מוחלטת, לדברי העדים, אשר במהלכו נפצע ברהה ואיבד את גשר אפו. בעקבות הפציעה, נאלץ ברהה להרכיב תותב ממתכת לשארית חייו. ישנה סברה שהיו ברשותו מספר תותבים ממתכות שונות, מכיוון שתותב הזהב היה כבד מכדי להרכיב ביומיום. כמו כן הוא נהג לשאת עמו קופסת בדיל קטנה עם דבק, על מנת להבטיח שהתותב יישאר במקום. אירוע זה, הוא שגרם לו להתחיל להתעניין ברפואה ובאלכימיה.
האייל של ברהה
ברהה היה אדם עשיר מאוד, במיוחד בשנות השמונים של המאה השש-עשרה, ונודע, מעבר לאפו המוזהב, בתחביביו המוזרים ובחגיגותיו המפוארות. בביתו חי גמד בשם ג'פ, אשר ברהה האמין שהוא בעל כוחות נבואיים, ואשר היה יושב תחת השולחן באירועים. סיפור מפורסם נוסף נוגע לאייל קורא שברהה גידל בביתו. על פי וילהלם הרביעי, רוזן הסן-קאסל, שהיה חברו, האייל מת לאחר שהושקה בבירה במסיבה בביתו של ברהה ומעד במדרגות.
קריירה והשגים מדעיים
הסופרנובה של 1572
ב-11 בנובמבר 1572, מהמצפה שבמנזר הראוואד, זיהה ברהה כוכב חדש, בהיר יותר מנוגה, בקבוצת הכוכבים קסיופאה. מכיוון שמאז יוון העתיקה היה נהוג לחשוב שהעולם שמעבר לירח הוא קבוע ומושלם, אסטרונומים אחרים סיווגו את האירוע כתת-ירחי, אומנם ברהה הבחין, לאחר שתצפת על הכוכב החדש בשיטתיות במשך כמה ימים, כי אין לו היסט יומי אל מול כוכבי הלכת כפי שמצופה מגוף בעולם התת-ירחי. לאחר כמה חודשים של תצפית לא נצפה היסט גם מול הכוכבים ה"קבועים" (הכוכבים שמחוץ למערכת השמש), כך הוכיח ברהה שהכוכב החדש נמצא רחוק מאוד מכדור הארץ, ולכן הספירות השמימיות כן משתנות, בניגוד לדוגמה האריסטוטלית ששלטה בכיפה עד אז. תגלית זו, אשר פורסמה בספרו De nova stella (על כוכב חדש), בו קבע את המונח נובה לכוכב חדש, זעזעה את העולם המדעי עד היסוד והפכה אותו לאסטרונום בעל שם.
מחקריו עם אחותו
לאורך השנים עבד טיכו עם אחותו הצעירה, סופיה ברהה. יחסיהם היו קרובים וחמים והם בצעו הרבה מעבודת המחקר והתצפיות יחדיו, אך משום שלא היה מקובל להתייחס לנשים כאל מדעניות רציניות, ההישגים נזקפו רק לזכותו. עם זאת הוא דיבר רבות בזכות מחקריה ואף ביקש לכלול את אחד ממכתביה בספר מדעי, שבסופו של דבר לא התפרסם. שמאל|ממוזער|120px|מפת הכוכבים של קבוצת הכוכבים קסיופאה, בה מופיע הכוכב החדש (מסומן ב- I)
התצפיות מאורניבורג
במהלך 20 שנות התצפית שערך ברהה ממצפי הכוכבים באי ון אסף ברהה כמות מידע עצומה לגבי מיקומי כוכבים ואופן תנועתם. על אף הטעויות הרבות שהתגלו ברישומיו במרוצת השנים, היו אלו התצפיות המדויקות ביותר שנערכו עד המצאת הטלסקופ. נתונים אלו שימשו מאוחר יותר את יוהאנס קפלר לפיתוח חוקי תנועת הכוכבים שלו.
עצמים שמימיים הנצפים בסמוך לאופק נראים בגובה רב יותר ממה שהם באמת, עקב שבירת קרני האור באטמוספירה. אחד החידושים החשובים של ברהה היה שהוא פיתח ופרסם את הטבלאות הראשונות לתיקון שיטתי של מקור שגיאה אפשרי זה, על אף שהן לא היו מושלמות והתעלמו ממקרים רבים. כמו כן זיהה ברהה וריאציות בתנועת הירח ופיתח נוסחה לחישוב הסטיה שלו. זאת הקטינה את הטעות הנהוגה במדידת מיקום הירח בכחמישית.
בנובמבר 1577 הופיע בשמים כוכב שביט בהיר במיוחד. ברהה עקב אחריו עד להיעלמותו בינואר 1578 ועל ידי השוואת נתוניו עם נתונים ממצפים אחרים הגיע למסקנה החד משמעית שכוכב השביט היה תופעה על ירחית, שהוא נמצא רחוק יותר מנוגה ושאופן תנועתו שולל את קיומן של ספרות שמימיות, בניגוד למה שהציע אריסטו. הוא פרסם גילוי זה בספרו De mundi aetherei recentioribus phaenomenis (התופעות השמימיות של העולם העליון ביותר), אשר גרם למהומה גדולה יותר אפילו מ"הכוכב החדש". עד 1596 הוא זיהה ותיעד עוד שישה כוכבי שביט.
המודל הטיכוניאני
ימין|ממוזער|170px|בתרשים זה של המודל הטיכוניאני האובייקטים במסלולים הכחולים (השמש והירח) נעים סביב הארץ. האובייקטים במסלולים האדומים (כוכבי הלכת נעים סביב השמש. מסביב נמצאים כוכבי השבת.
ברהה התנגד לקביעה שכדור הארץ סובב סביב השמש. הוא לא התעלם מהדוגמות הדתיות והפילוסופיות שתמכו במודל הגאוצנטרי, אך בעיקר תנועת כדור הארץ לא הסתדרה עם התצפיות שלו – אילו היה כדור הארץ נע היה צריך להיווצר היסט במיקום שלנו אל מול הכוכבים, אך הוא לא הצליח לזהות שום שינוי במיקומנו היחסי. למעשה היסט שכזה קיים, אך הכוכבים כל כך רחוקים שהשינוי בזווית קטן מכדי להיות נראה לעין בלתי מזוינת וטלסקופ שמסוגל לזהות היסט זה יופיע רק במאה ה-19. ברהה ואסטרונומים בני זמנו לא יכלו להעלות על דעתם עד כמה הכוכבים רחוקים, ולכן קבע ברהה כי כדור הארץ אינו נע.
למרות זאת, תצפיות אחרות סתרו את האפשרות שכוכבי הלכת סובבים את כדור הארץ. כך לדוגמה המסלולים של מאדים והשמש אמורים להתנגש אם שני הגורמים השמימיים נעים סביב כדור הארץ (ראה תרשים). בהסתמך על ממצאים אלו שכלל ברהה מערכת שהוצעה על ידי נילקנטה סומיאג'י, אסטרונום הודי, כמאה שנים מוקדם יותר. במערכת של ברהה השמש והירח סובבים את כדור הארץ, אך חמשת כוכבי הלכת (הידועים אז) סובבים סביב השמש. שאר הכוכבים קבועים, כפי שהיה מקובל עד אז, אף על פי שברהה עצמו הוכיח על ידי הנובה של 1572 שעולם הכוכבים הקבועים אינו בלתי משתנה.
יוהאנס קפלר השתמש בתצפיותיו של ברהה עצמו כדי להוכיח שתנועת כוכבי הלכת היא למעשה אליפטית, וגרסה מעודכנת של המודל הטיכוניאני עם תנועת כוכבים אליפטית אומצה על ידי הכנסייה. חוקי התנועה של אייזק ניוטון שפורסמו במאה ה-17 הפריכו את המודל מבחינה תאורטית, כיוון שלא ייתכן שמערכת השמש סובבת סביב מסה כה קטנה כמו כדור הארץ, אך הכנסייה קיבלה את המודל ההליוצנטרי רק לאחר פרסום תצפיותיו של ג'יימס בראדלי במאה ה-18, אשר זיהה היסט אל מול הכוכבים.
אזכורים בספרות
ישנה סברה כי המחזאי הבריטי ויליאם שייקספיר השתמש בסיפורו של ברהה כבסיס למחזהו המפורסם "המלט".
הסופר הצ'כי מקס ברוד כתב את ספרו "דרכו של טיכו ברהה אל האלוהים", שיצא לאור בשנת 1935, על ימיו האחרונים של ברהה בפראג ועבודתו עם קפלר.
הסופר הצ'כי מילן קונדרה תיאר את המשתה האחרון של ברהה ברומן "אלמוות" משנת 1990.
הנצחה
מכתש טיכו על הירח נקרא על שם טיכו ברהה. כך גם מכתש טיכו ברהה על המאדים, והפלנטריום של קופנהגן.
החללית המאוישת הדנית HEAT 1X Tycho Brahe, שצפויה לשאת את האסטרונאוט הדני הראשון לחלל קרויה אף היא על שמו.
גלריית תמונות
ראו גם
המודל הגאוצנטרי
המודל ההליוצנטרי
סופיה ברהה
לקריאה נוספת
Kitty Ferguson: The nobleman and his housedog: Tycho Brahe and Johannes Kepler: the strange partnership that revolutionised science. London: Review, 2002 (published in the US as: Tycho & Kepler: the unlikely partnership that forever changed our understanding of the heavens. New York: Walker, 2002 )
Joshua Gilder and Anne-Lee Gilder Heavenly intrigue. New York: Doubleday, 2004
Arthur Koestler. The Sleepwalkers: A History of Man's Changing Vision of the Universe. Hutchinson, 1959; reprinted in Arkana, 1989
Godfred Hartmann. Urania. Om mennesket Tyge Brahe. Copenhagen: Gyldendal, 1989
Wilson & Taton. Planetary astronomy from the Renaissance to the rise of astrophysics 1989 CUP (articles by Thoren, Jarell and Schofield on the nature and history of the Tychonic astronomical model)
מקס ברוד. "דרך טיכו ברהי לאלוהים". תל אביב: שטיבל, 1935
קישורים חיצוניים
דרכו של טיכו ברהה אל האלוהים רצופה הפרעות
טיכו חוזר להתהפך בקברו, באתר IBA
ימי טיכו, באתר גל"צ
אתר אינטרנט על טיכו ברהה
הערות שוליים
קטגוריה:אסטרונומים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:אסטרונומים דנים
קטגוריה:אלכימאים
קטגוריה:אצולה דנית
קטגוריה:מדענים דנים
קטגוריה:בוגרי אוניברסיטת רוסטוק
קטגוריה:אישים שעל שמם מכתשים בירח
קטגוריה:בוגרי אוניברסיטת קופנהגן
קטגוריה:ילידי 1546
קטגוריה:נפטרים ב-1601
קטגוריה:אבירי מסדר הפיל
קטגוריה:המהפכה הקופרניקאית
| 2024-03-23T08:29:38
|
אסטרונומיה
|
שמאל|ממוזער|250px|המכתש הגדול דדלוס בצד הרחוק של הירח שצולם על ידי צוות אפולו 11. זו דוגמה לתצפית אסטרונומית שהתאפשרה בזכות שיגורן של חלליות
אַסְטְרוֹנוֹמְיָה (מיוונית: הלחם של המילים άστρον, אסטרון – כוכב, ו־νόμος, נומוס – חוק; בעברית ארכאית: תְּכוּנָה) היא ענף במדעי הטבע, החוקר באמצעות תצפיות וניתוחן את התנועה, המבנה, ההתהוות וההתפתחות של גרמי השמיים והיקום.
בתולדות האנושות לאסטרונומיה הייתה השפעה גדולה על תרבויות, אמונות ותפישות מדעיות. נמצאו ממצאים מרשימים עוד מהתקופה הפרהיסטורית המעידים על מרכזיות האסטרונומיה בחברות פרהיסטוריות. אמונות רבות העמידו במרכז האמונה היבטים אסטרונומיים, דוגמה לכך היא הפילוסופיה של אריסטו. במהפכות מדעיות רבות שימשה האסטרונומיה מסד מרכזי, אחת מהבולטות שבהן היא תורת היחסות.
ייחוד נוסף של המדע האסטרונומי הוא תרומתם של אסטרונומים חובבים לחקר האסטרונומיה. תרומתם של האסטרונומים החובבים ניכרת בעיקר בגילוי אירועים חד פעמיים כמו סופרנובות, שביטים, אסטרואידים וכוכבים משתנים. עם התפתחות האינטרנט אסטרונומים חובבים החלו לעזור גם בניתוח תצפיות בפרויקטים כמו Galaxy Zoo.
עוד מאפיין ייחודי לאסטרונומיה הוא שבניגוד לשאר המדעים, האסטרונומיה כמעט אינה עוסקת בניסויים אלא בתצפיות. כמעט כל המחקר האסטרונומי נעשה באמצעות צפייה וניתוח של הספקטרום האלקטרומגנטי. יוצא מן הכלל הוא מחקר הירח, המאדים ומספר אסטרואידים שנעשה גם באמצעות דגימות קרקע.
הגדרה
אסטרונומיה היא שם כולל לכל מדעי החלל שעוסקים בתיאור גרמי השמים והיקום, הילוכם, מיקומם, הפיזיקה שלהם ויחסי הגומלין ביניהם. תחומים עיקריים שנכללים באסטרונומיה הם:
קוסמולוגיה – סדר היקום כולו, מבנה היקום, ההיסטוריה שלו והתפתחותו העתידית.
קוסמוגוניה – מדע היווצרות היקום. התייחסות מסודרת (לא מיתית) ראשונה לנושא נמצאת אצל הפילוסופים היוונים.
אסטרומטריה – מיקום גרמי השמים, מרחקם, תנועתם וחוקיות תנועתם. לפעמים משתמשים במונח אסטרונומיה לתיאור תחום זה בלבד.
אסטרופיזיקה – פיזיקה של היקום ובפרט תכונות פיזיות של גרמי שמים ופעולות גומלין ביניהם.
עד לתקופת פריחת הפילוסופיה והמדע ביוון הקלאסית, העיסוק היה באסטרומטריה בלבד. העיסוק בקוסמוגוניה וקוסמולוגיה היה בממד המיתי בלבד ואין כל תעוד לניסיון למצוא מודל שיסביר את התצפיות. הפילוסופים היוונים ניסו לראשונה לתת הסבר למוצא היקום (קוסמוגוניה) ולמבנהו העכשווי (קוסמולוגיה). עם פרוץ המהפכה המדעית נוסדה גם הפיזיקה המודרנית ואיתה גם נולד תחום האסטרופיזיקה.
מתחילת המאה ה־20 כל תחומי המחקר האסטרונומי הם, למעשה, ענפים של אסטרופיזיקה. יש המשתמשים במונחים אסטרונומיה ואסטרופיזיקה כמונחים מקבילים אחד לשני, ויש המשתמשים במונח אסטרונומיה לתיאור החלק התצפיתי ואילו במונח אסטרופיזיקה לחלק העיוני (ראו גם בערך אסטרופיזיקה הרחבה בנושא, ודוגמאות לאסטרופיזיקה תצפיתית מול אסטרופיזיקה עיונית).
היסטוריה
שמאל|ממוזער|250px|זריחת השמש מעל סטונהנג' ביום ההיפוך הקייצי
האסטרונומיה היא, ככל הנראה, המדע העתיק ביותר. כבר בתקופת תרבויות קדומות ניתנה תשומת לב לתופעות אסטרונומיות בסיסיות כמו הזריחה והשקיעה, מופעי הירח, נטיית מסלול השמש בעונות השנה, השפעת נטיית השמש על אורך היום והלילה ומזג האוויר, תנועת כוכבי הלכת וסידור כוכבי השבת. הבנת תופעות אלו הייתה חשובה במעבר לחברה חקלאית – על פי התופעות האסטרונומיות יכלו בני האדם לדעת מתי לחרוש ומתי לזרוע. ישנם גם ממצאים ארכאולוגים המתעדים אירועים נדירים יותר כגון שביטים, ליקוי מאורות ואף נובות וסופר נובות. אם כי לרוב ממצאים אלו אינם מוחלטים.
העת העתיקה
עד לתקופתם של הפילוסופים היוונים ביוון הקלאסית שימשה האסטרונומיה הן כמדע תצפיתי, שסייע למשל לקבוע את לוח השנה, והן כבסיס לאסטרולוגיה שנחשבה אז חלק בלתי נפרד ממנה. גם כתבים אסטרונומיים מימיה האחרונים של ממלכת בבל, מן המאה השלישית או השנייה לפני הספירה, כוללים נתונים מספריים תצפיתיים, ללא רמז למודל שיוכל להסביר את התצפיות. ממצאים המעידים על תצפיות שיטתיות נמצאו במצרים, הודו, סין ומסופוטמיה. בכל המקומות הללו נעשו חישובים שחזו אירועים אסטרונומיים כמו ליקויים. ממצא נוסף הוא מונומנט סטונהנג' שבאנגליה, שנבנה במהלך האלף השלישי לפנה"ס. החוקרים חלוקים האם האתר שימש כמצפה כוכבים אך מוסכם שהאבנים מוקמו על פי אירועים אסטרונומיים. עמודי האבן ממוקמים כך שניתן לחשב בעזרתם אירועים אסטרונומים כגון נקודת השוויון ונקודת היפוך נקודות במסלולו של הירח ועוד.
איננו יודעים מתי החל חקר האסטרונומיה המסודר ומתי פעל האסטרונום הראשון, אולם ישנן עדויות ארכאולוגיות ברורות לעיסוק רציני באסטרונומיה ברמה גבוהה בתרבויות העתיקות ביותר, נמצאו לדוגמה עדויות לעיסוק באסטרונומיה מתקופת הפריחה של שומר (לפני כ־6,000 שנה), חוקרים שבדקו את קבוצות הכוכבים המקובלות בעולם העתיק, והשוו זאת לכוכבים הנראים בקווי רוחב שונים בתקופות שונות, שיערו כי החלוקה הראשונית של כוכבים בהירים לקבוצות נעשתה לראשונה לפני כ־4,800 שנה באזור קו רוחב 40°. יש יסוד לדבר שהחלוקה נעשתה בארם נהריים.
בבל העתיקה
הלוח הבבלי (שמבוסס על לוח שומרי) מבוסס על מחזור ה"סארוס" – מחזור של ליקוי חמה (או לבנה) של 18 שנים ו־11 יום שהם 223 חודשים סינודים (ההפרש בין מולד ירח אחד למשנהו). מחזור זה מאפשר קביעת לוח שמסנכרן חודשי ירח ושנות חמה ומעיד על לוחות תצפית מדויקים לאורך שנים רבות. מחזור זה היווה, ככל הנראה, בסיס למחזור המטוני של מטון ולחישוביו של תאלס איש מילטוס. גם הלוח העברי בנוי על יסוד חישובים אלו. נמצאו לוחות תצפית שמפרטים את מיקומי השמש, הירח, כוכבי הלכת, ליקויים, נקודות היפוך, ולעיתים אף את זריחתו של סיריוס. הלוחות מתוארכים מסוף המאה השביעית לפסה"נ ועד למאה הראשונה לפסה"נ. הבבלים המציאו את גלגל המזלות המוכר וקבעו את תחילתו באלדברן שהיה אז בנקודת השוויון האביבי.
לאסטרולוגיה היה חלק חשוב בפיתוח האסטרונומיה הבבלית. היו להם אלים לכל כוכבי הלכת ואל לשמיים ולכוכבים. מצפי הכוכבים מוקמו כחלק מהמקדשים, וכהני הדת היו מנסים לחזות אירועים חשובים כמו עליית ונפילת מלכים. בסביבות המאה ה־5 לפסה"נ חישבו הבבלים ברמת דיוק מפליאה את אורך החודש הסינודי הממוצע – 29.530614 או 29.530594 יום לעומת הזמן המדויק שעמד על 29.530583 באותה התקופה. גם את אורך השנה הטרופית חשבו הבבלים כ־365.234 במקום 365.2422. רמת דיוק זו מפליאה בייחוד בהתחשב במכשירי המדידה הלא מדויקים שהיו באותה תקופה.
המצרים הקדמונים
האסטרונומיה המצרית לא הגיעה, ככל הנראה, לאותה רמת התפתחות של זאת הבבלית, אך הייתה גם היא מפותחת מאוד. המצרים ידעו בשלב מוקדם למדי את ההבדל בין אורך של שנת חמה (365.25 יום) לבין הלוח המצרי (365 יום). המצרים חישבו מחזור גדול שבו 1,461 שנים שלהם שוות ל-1,460 שנות חמה. על פי החישוב מחזורים גדולים כאלה התחילו בשנים 4,241, 2,781 ו־1,321 לפסה"נ. אין ראיות ברורות מתי התחיל הלוח, אבל ישנם כמה חוקרים שסבורים שהתאריך הראשון היה תחילת הלוח. אם השערה זו נכונה הרי שמדובר בתאריך הקדום ביותר הידוע של כרונולוגיה היסטורית. בבניית הפירמידות במצרים ניכרים הישגיהם של המצרים באסטרונומיה. הן בכיוון המדויק לרוחות השמיים והן בכיוון אלמנטים שונים לאירועים אסטרונומיים כמו עמדות כוכבים בעונות השנה.
תרבות בני המאיה
מכל העולם העתיק, אלו שתוצאותיהם הכי מדויקות – ובהפרש משמעותי משל שאר בני זמנם – הם בני המאיה, מהמאה החמישית לפני הספירה.
אורך השנה הטרופית ע"פ חשבונם מדויק מאוד – הרבה יותר משל היוונים (סטיה של 18 שניות לשנה בלבד), אורך מחזור הירח די מדויק – 29 יום 12 שעות 44 דקות 1/3 26 שניות. אורך מחזור נוגה מדויק מאוד: 584 יום (היום ידוע לנו: 583.92). כמו כן הם היחידים שגילו, עוד לפני המצאת הטלסקופ, שערפילית אוריון (כסיל) היא מטושטשת ויש בה כוכבים מפוזרים ולא נקודה בודדת. גם הם חישבו את זמני ליקויי החמה והלבנה.
יוון העתיקה ורומא
ממוזער|250px|רישומים ותצפיות של גלילאו על הירח גילו שפני שטחו הרריים
ממסופוטמיה עברה גחלת האסטרונומיה לעולם ההלניסטי, שבו מוקד העיסוק השתנה מאירועים כגון ליקויי חמה ולבנה והפקת לוחות שנה למיפוי כיפת השמים ויצירת קטלוגים ותאוריות קוסמולוגיות. כתבים המיוחסים לאסטרונום אאודוקסוס מקנידוס, מן המאה הרביעית לפני הספירה, כוללים מודל גיאוצנטרי, לפיו כדור הארץ היה במרכז וסביבו סבו השמים כולם. אצל אוודוקסוס, כל כוכב לכת נע כאילו הוא משובץ בכדור גדול שמרכזו מתלכד עם מרכז כדור הארץ, בעוד שהכדור סב על צירו. כדי להסביר את הנתונים האסטרונומיים, אוודוקסוס נאלץ להניח שציר הסיבוב עצמו אינו קבוע, אלא נוקף במעגל קטן כמו ציר הסיבוב של סביבון.
בתקופה הרומאית חל קפאון באסטרונומיה, שבתקופה זו עיקר תפקידה היה ביישומה המעשי (לדעת מאמיניה באותה תקופה), האסטרולוגיה. ברבע השני של המאה השנייה לפני הספירה ערך היפרכוס קטלוג שכלל כ־1000 כוכבים, והצביע על אי דיוקים במודלים האסטרונומיים של מערכת השמש שהיו מקובלים בתקופתו. מעט מאוחר יותר התקין יוליוס קיסר, המנהיג הרומאי החשוב, לוח אחיד באימפריה הרומית, הוא הלוח היוליאני.
במאה השנייה לספירה ערך תלמי את המודל הגיאוצנטרי למידת דיוק גבוהה, ומודל זה משל בכיפה עד לימי גלילאו. החסות שהעניקה הכנסייה הקתולית למודל הרתיעה מחיפוש מודל שונה. מודל ההליוצנטרי ראשוני ולא מדויק היה קיים באותה עת אך נזנח ונשכח.
פיתוח המודל הגאוצנטרי
טקסט=תפיסה שגויה נפוצה נראית באיור זה, של מערכת שמש גאוצנטרית בספר מ-1524. בתיאור פשטני זה הופשט המודל מכל המערכת המורכבת של דפרנטים, ספירות ואפיצייקלים|ממוזער|257x257 פיקסלים|תפיסה שגויה נפוצה נראית באיור זה, של מערכת שמש גאוצנטרית בספר מ-1524. בתיאור פשטני זה הופשט המודל מכל המערכת המורכבת של דפרנטים, ספירות ואפיצייקלים
מקור השם גאוצנטרי הוא ביוונית: "גאו" – ארץ ו־"צנטרון" – מרכז. ניתן להבין מכך שמשמעות השם המודל הגאוצנטרי היא ההשקפה לפיה כדור הארץ במרכז, הוא מרכז היקום לפי מודל זה, כלומר: השמש, הירח, הכוכבים וכוכבי הלכת סובבים את כדור הארץ. לאחר גילוי צורתו הכמעט-כדורית של העולם על ידי היוונים נוצר מודל זה. מודל זה היה נפוץ בעולם ההלניסטי ורעיונות דומים לו היו נפוצים בשאר העולם (הודו העתיקה, סין העתיקה).
בנוסח הסופי של המודל הגאוצנטרי שניסח תלמי היו 55 ספירות (Spheres) בדולח הכילו את השמש הכוכבים וכוכבי הלכת. כוכבי הלכת נעו במסלול מעגלי, אך מרכז המעגל לא היה בדיוק כדור הארץ – תלמי הכניס רכיב שנקרא "דפראנט", שהוא המרחק ממרכז כדור הארץ אל מרכז המעגל שמתווה כוכב הלכת, בצירוף עם סיבוב של ספירות קטנות יותר על הספירות שאותם הוסיף לפני כן, אפיציקלים, שאותם הגה אריסטו. במודל של תלמי, המדויק הרבה יותר בתוצאותיו, היו אפיציקלים על גבי אפיציקלים בכמויות מרובות.
המודל הגאוצנטרי שלט ברמה עד המאה ה־16. במחצית המאה, ב־1543 פורסם ספרו של קופרניקוס "על סיבובם של הספירות השמימיות" , בו קופרניקוס הציע מודל בו השמש במרכז, אך שימר את הרעיונות של תלמי בדבר הספירות ודפרנט עבור כל כוכב לכת. כמו כן מיקם קופרניקוס את הירח במסלול מעגלי סביב כדור הארץ. המודל של קופרניקוס היה מדויק פחות משל מודל תלמי, אך העובדה שהכנסייה הקתולית התייצבה וגיבתה את המודל של תלמי גרמה לכך שרבים שהתנגדו לכנסייה אמצו את מודל קופרניקוס, וגרסו שעם שיכלולים יוכיח עדיפות על המודל ההליוצנטרי של תלמי. מכת המוות למודל תלמי היו חוקיו של קפלר, שאכן הביא את המודל הגיאוצנטרי לרמת דיוק שהותירה את מודל תלמי הרחק מאחור.
ימי הביניים
לאחר נפילת האימפריה הרומית עבר לפיד האסטרונומיה לערבים (עם עליית האסלאם) ולהודים ולסינים שקיבלו אותה דרך דרך המשי. בעוד ההודים והסינים, שעסקו באסטרונומיה עוד לפני זאת, לא פיתחו את האסטרונומיה במיוחד בתקופה זו, הערבים, שעד עליית האסלאם היו עם מפגר אחרי העמים שבסביבתו, החלו בתקופה זו במחקר אסטרונומי רב כפי שלא נראה עד אותה תקופה, ועד היום רוב הכוכבים שלהם שם שאינו תחת מערכת מתן שמות מסודרת - שמם ערבי. אחת המוטיבציות לכך הייתה שימוש בניווט אסטרונומי למסעות ימיים ואחד האמצעים שסייעו בידם הייתה המצאה יוונית בשם אצטרולב.
באירופה, הבקיאות בשפה היוונית התמעטה וכתבים מפורטים שנכתבו ביוונית על תחום האסטרונומיה הפכו לפחות נגישים ואת מקומם תפסו תקצירים או מאמרים ישומיים בלטינית. עיקר העניין באותה עת בתחום האסטרונומיה היה בהקשר של לוחות השנה וקביעת מועדי החגים הנוצריים (כך למשל, חיבור של בדה ונרביליס שימש לקביעת המועד המדויק של חג הפסחא) ומצד אסטרולוגים. במאה ה–12 משכילים אירופאים כמו סילבסטר השני ערכו מסעות אל ספרד וסיציליה עקב השמועה על הידע הקיים בעולם הערבי הקשור לאסטרונומיה ועריכת לוח השנה ובפרט האצטרולב. כתבים בערבית ויוונית תורגמו ללטינית והעשירו את הידע באירופה, באוניברסיטאות שהחלו לקום באותה עת נלמדה גם אסטרונומיה וכתבים חדשים נוצרו, כמו אלו של יוהנס דה סקרובוסקו.
הרנסאנס והעת החדשה
בבוא הרנסאנס התפתחה רבות האסטרונומיה באיטליה, ומשם עברה לשאר אירופה הנוצרית. תגליותיהם של גלילאו גליליי וניקולאוס קופרניקוס, ויותר מכל – של יוהאנס קפלר פתחו את הצוהר לתאוריה החדשה של האסטרונומיה: התאוריה ההליוצנטרית לפיה השמש במרכז היקום וכדור הארץ ושאר גרמי השמים סבים סביבה.
באותן שנים גליליי שכלל את הטלסקופ והפך אותו מאביזר אשליה ושעשוע כפי שנתפס אז (כמו קליידוסקופ או חדר מראות) לכלי מדעי אמין וידידו הטוב ביותר של האסטרונום. המשכילים של אותה עת הביעו ספקנות רבה ועדיין חשדו כי מדובר באביזר אשליה, אך גליליי הציג את תגליותיו והצליח לבסס את התאוריה החדשה והטלסקופ הפך לכלי החשוב ביותר באסטרונומיה במאות הבאות. שכלול הטלסקופ והשיפורים שהוכנסו בו לאורך השנים (כמו פיתוח עדשה אכרומטית) עזרו לגילוי המוני כוכבים, ותרמו לאין ערוך לקידום תחומי מדעים אחרים, כמו פיזיקה או אלקטרוניקה.
תגליות מרכזיות
מסלולי כוכבי הלכת (אליפטיקה) – יוהאנס קפלר (1605).
גילוי ירחי צדק – גלילאו גליליי (1610).
גילוי טבעות שבתאי – כריסטיאן הויגנס (1659).
גילוי אורנוס – ויליאם הרשל (1781).
גילוי כוכב הלכת נפטון – יוהאן גלה (1846).
המודל ההליוצנטרי
ממוזער|250px|שמאל|מערכת שמש הליוצנטרית
מקור השם הליוצנטרי ביוונית הוא הליוס (בעברית: שמש) וצנטרון, כלומר ההשקפה לפיה השמש במרכז. המודל נוגד האינטואיציה (הרי כשמסתכלים לשמי הלילה רואים את הכוכבים נעים) היה מוכר כבר ליוונים והועלה על ידי הפיתגוראים ואריסטרכוס. גם במאה החמישית מודל הליוצנטרי הוצע בהודו על ידי האסטרונום ההודי אריבהאטה.
עם זאת רק במאות השש עשרה והשבע עשרה המודל הועלה מחדש במערב על ידי קופרניקוס (בספרו שפורסם ב־1543) וגלילאו (אשר החל לתמוך בו בסביבות 1597) וזכה לביסוס מתמטי בעזרת קפלר שהתבסס על תצפיותיו המדויקות של טיכו ברהה. עם זאת, התאוריה לא התקבלה בברכה – קופרניקוס שחשש מהכנסייה הקתולית נמנע מפרסום עבודתו עוד בחייו ועבודתו של גליליי שתמכה במודל ההליוצנטרי, התקבלה כביזוי האפיפיור, למרות קשריו הטובים עמו, והוא נאלץ לעמוד למשפט האינקוויזיציה ולשבת במעצר בית עד סוף חייו.
להתפתחות המודל ההליוצנטרי באירופה היו מספר שלבים: תחילה הופיע המודל של קופרניקוס בו כל מערכת השמש פרט לירח סובבת סביב השמש, לאחר זמן הופיע המודל של טיכו ברהה לפיו השמש והירח מקיפים את כדור הארץ ושאר מערכת השמש מקיפה את השמש (משום שלא עמד לרשותו טלסקופ מתאים, לא הצליח לזהות היסט ולכן הניח שאין תנועת כוכבים). טיכו הצביע גם על קיומם של כוכב שביט וכוכב שבת נוסף (שכעת ידוע שהיה מדובר בסופרנובה), עובדה שמעידה על הדינמיות של השמיים, מה שסתר את הרעיון של גרמי השמיים שאינם משתנים, חלק מהמודל שהכנסייה הגנה עליו. גילוי ירחי צדק על ידי גלילאו בינואר 1610 יצר סדק נוסף במודל הגיאוצנטרי לפיו כל הגופים השמימיים מקיפים את הארץ.
בשני המודלים, ההליוצנטרי והטיכוניאני, תנועת ההקפה הייתה מעגלית לחלוטין, ולכן עדיין נדרשו המוני אפיציקלים כדי לתאום את המציאות. ב־1609 פורסמו בספרו של קפלר "האסטרונומיה החדשה", שניים מחוקי קפלר ולפי מודל זה, התנועה של הגופים השמימיים אליפטית ולכן התצפיות היו תואמות אפילו יותר משל המודל הגאוצנטרי. החוליה החסרה במודל הייתה הקשר בין אסטרונומיה לפיזיקה ואותה השלים אייזק ניוטון עם עבודתו בנוגע לכוח הכבידה.
הכנסייה אימצה את המודל רק לאחר תצפיותיו של ג'יימס בראדלי במאה ה־18, כאשר הצליח לזהות היסט.
שני המודלים במבט קרטזיאני
כבר גלילאו טען שתיאור פיזיקלי אמיתי של המציאות חייב לכלול שיהיה נכון עבור כל מערכת שהיא, ובכלל זה שהתיאור יתאים ללא תלות בבחירת הגוף המרכזי במערכת פלנטרית. עיקרון זה נדחק לשוליים של המאבק להנחלת המודל ההליוצנטרי. למעשה ניתן לומר ששני הרעיונות נכונים – אך המודל ההליוצנטרי פשוט הרבה יותר בשל בחירת מרכז המסה של המערכת כנקודת הייחוס. ניתן לתיאור את מערכת השמש כנקודת המרכז נבחרת בכל מקום אחר – יהא זה כדור הארץ או אחד מירחי צדק. עם זאת ככל שהנקודה הנבחרת לתפקיד ראשית מערכת הצירים שרירותית יותר, כך ילך התיאור ויסתבך.
ערפיליות או גלקסיות נוספות
בשלהי המאה ה־17 יזם האסטרונום הבריטי ויליאם הרשל סקר שמים מקיף, אותו ביצע בטלסקופים שבנה במו ידיו. במסגרת הסקר בנה הרשל הערכה גסה של המבנה התלת־ממדי בו פזורים הכוכבים. הוא הופתע לגלות שכוכבי השמיים אינם מפוזרים באופן אחיד, אלא ערוכים במעין דיסקה שמרכזה נפוח, ומישור הדיסקה הוא שביל החלב - חגורה רחבה הנראית בעין בלתי מזוינת כענן זרחני בשמי הלילה.
אחרי שהרשל פרסם את תוצאותיו טבע הפילוסוף עמנואל קאנט את המונח גלקסיה. קאנט שיער שקיימות גלקסיות רבות, בניגוד להרשל שסבר ששביל החלב הוא הגלקסיה היחידה ביקום, ולמעשה היא היקום כולו. מחלוקת זו, שהתפרסמה בשם המחלוקת הגדולה, שיסעה את עולם האסטרונומיה למשך יותר ממאה שנה, הרבה אחרי שקאנט והרשל הלכו לעולמם.
עם שיפור הטלסקופים החלו האסטרונומים לקטלג ערפיליות, שהן גרמי שמים חיוורים. חלק מהערפיליות היו ללא מבנה מוגדר, אך אחרות נראו כדיסקה שמרכזה נפוח, בדומה למבנה שביל החלב. תומכי מחנה קאנט טענו שאלו אינן ערפיליות כלל, אלא גלקסיות אחרות, הנמצאות מחוץ לגלקסיית שביל החלב. מצדדיו של הרשל ענו שדמיון במבנה אינו מחייב זהות בממדים, וגרסו שאפשר שאלו מערכות שמש בשלב מוקדם של יצירתן. במקביל הצליחו למדוד מרחקים לכוכבים קרובים, אך ללא שיטה למדידת המרחק ל־"ערפיליות" דמויות הדיסקה לא ניתן היה ליישב את המחלוקת.
ההכרעה הגיעה רק בשנות העשרים של המאה ה־20, מתגלית של אסטרונום צעיר בשם אדווין האבל. האבל זיהה קפאיד באחת ה־"ערפיליות", והסתייע בתוצאות מחקריה של האסטרונומית הנרייטה ליוויט לחישוב המרחק לקפאיד זה. החשבון הניב תוצאה בת מאות אלפי שנות אור – בשני סדרי גודל מעל כל מרחק כוכבי שחושב קודם לכן – ולמעשה הוכח מעל כל ספק כי שביל החלב אינה הגלקסיה היחידה ביקום.
המאה ה־20: אמצעים חדשים, תאוריות מודרניות וחקר החלל בחזית המדע
לאורך השנים שוכללו שיטות המחקר האסטרונומיות וגילויים חדשים תרמו לפיתוח התאוריות המדעיות שלהן הייתה השפעה על יישומים טכנולוגיים. במקביל, בדומה לתהליך שאירע עם גיבוש המודל ההליוצנטרי, פיזיקאים חתרו לגלות את "הגביע הקדוש" של המדע והוא התאוריה של הכול, איחוד תורות או תאוריות שונות מתחומים שונים לכאורה. כך למשל גילוי הקשר בין חשמל ומגנטיות, הקשר בין כוחות מגע בין חומרים לתגובות חשמליות בין חלקיקים, בין קשרים כימיים לכוחות חשמליים. התנהגות האור עצמו הייתה אפופה מסתורין – בתחילת המאה ה־20, נמצא כי האור הוא גם גל וגם חלקיק – הייתה לכך השלכה גם על חקר החלל. תצפיות החלל הפכו לשדה ניסויים גדול ושימשו גם לאישוש תאוריות על אבני הבניין הבסיסיות ביותר של החומר, היווצרות היקום ושאלת הצפוי לו.
בראשית המאה ה־20 אלברט איינשטיין פיתח את תורת היחסות הפרטית בשל פער בהסבר תופעה אלקטרומגנטית של מוליך הנע בשדה מגנטי והזרם העובר בו-מטרתו הייתה להגדיר במדויק מושגי מרחב וזמן. בין המסקנות והיישומים שנבעו מתורה זו היו שקילות המסה והאנרגיה וקיומו האפשרי של אנטי–חומר. תורה זו גם תרמה לתיאור נכון של תופעות במכניקת הקוונטים.לפי תאוריות הפיזיקה הקלאסית של ניוטון ומקסוול, הבדלים במהירות האור בתוך "אתר נושא האור" אמורים להיות קיימים בכיוונים שונים. ניסוי מייקלסון-מורלי שנועד למצוא הפרשים כאלו לא מצא הפרשי מהירות ובראייה לאחור, "כישלון" זה למעשה הוכיח את נכונות תורת היחסות הפרטית שאינה מניחה שאתר קיים.ההרחבה לתורה זו, תורת היחסות הכללית, מתייחסת גם לכבידה והשפעתה על המרחב והזמן. תורה זו חוזה את קיומם של חורים שחורים. מסקנה נוספת של תורה זו הייתה שהגלקסיות אמורות לנוע אחת אל השנייה בשל קיומו של כוח משיכה הדדית, אך איינשטיין האמין בקיומו של יקום סטטי ולכן הוסיף קבוע קוסמולוגי, שמסמל כוח דחייה תאורטית בין הגלקסיות. תצפית אסטרונומית שנערכה ב־1919 בעת ליקוי חמה לכאורה הוכיחה את הסטת אור הכוכבים כפי שניתן היה לחזות.
בראשית המאה ה־19 יוזף פראונהופר פיתח את הספקטרוסקופ. כאשר מצא הבדל בין ספקטרום האור הנפלט של סיריוס לספקטרום של כוכבי שבת אחרים, הוא יצר את תחום הספקטרוסקופיה הכוכבית (יישום ספקטרוסקופיה לגילוי הרכבם הכימי של הכוכבים, טמפרטורה, מהירות, צפיפות). ההתקדמות במכניקת קוונטים תרמה לפיתוח הספקטרוסקופיה.יישום חשוב לספקטרוסקופיה נמצא כמאה לאחר מכן – במהלך תצפיות במסגרת עבודתו במצפה הכוכבים בשנות העשרים של המאה ה־20, אדווין האבל גילה שהקרינה המגיעה מהגלקסיות המרוחקות מוסחת לאדום ולמעשה היקום מתפשט (ובעקבות כך איינשטיין הודה בטעותו והסיר את הקבוע הקוסמולוגי) ועל כן תאוריית המפץ הגדול נכונה בעיקרה. בסוף המאה ה־20 התגלה שקצב התפשטות היקום אף מואץ וההסבר שנמצא לכך הוא קיומה של "אנרגיה אפלה", ועל כן הקבוע הקוסמולוגי נוסף בשנית לנוסחאות – זהו מודל למדא-CDM.האסטרונומית אנני ג'אמפ קאנון, אשר יחד עם צוותה סיווגה למעלה מרבע מיליון כוכבים לפי בהירותם, התפרסמה בזכות עבודתה על סיווג ספקטרלי (סיווג הרווארד). דיאגרמת הרצשפרונג-ראסל, המתבססת על הסיווג הספקטרלי, קושרת בין בהירות המוחלטת של כוכב לבין טמפרטורת פני השטח שלו ומאפשרת לסווג את הכוכב ולהעריך את אורך חייו והשלב שבו הוא נמצא במחזור החיים שלו. לאורך הדיאגרמה ישנה עקומה המכונה הסדרה הראשית – מיקום הכוכבים על העקומה תלוי בגילם ובמסתם ההתחלתית. בשנות ה־40 הוכנס לשימוש סיווג ירקס המתחשב גם בהשפעת רדיוס הכוכב על הארתו. עבודות אלו תרמו להבנה של מחזור החיים של כוכבים.
בשנות ה־30 של המאה ה־20, הודות להתפתחויות בטכנולוגיית הרדיו והמכ"ם החלו המדענים לחקור גם תחומים בספקטרום האלקטרומגנטי שאינם בתחום האור הנראה, ובפרט גלי רדיו (רדיו-אסטרונומיה). כמו במקרים רבים, הדבר התגלה במקרה על ידי קארל ג'נסקי בשנות ה־30, כאשר בנה אנטנה לשידור טרנסאטלנטי וחיפש גורמי רעש וגילה שאחד הגורמים מגיע מחוץ לכדור הארץ, במרכז גלקסיית שביל החלב. עם גילוי קו המימן ב־1951, נוסד תחום ספקטרוסקופיית הרדיו. בשנות ה־40 נעשה ניסיון ליצור רדיו-אינטרפרומטר באמצעות אנטנה הסמוכה לים. בשנות ה־60 פורסמה שיטה לניתוח המידע המתקבל. ב־1965 הפיזיקאים ארנו פנזיאס ורוברט וילסון גילו באקראי את קרינת הרקע הקוסמית, תגלית שהכריעה לטובת תאוריית המפץ הגדול אל מול תאוריית המצב היציב שהוצעה כנגדה.
בעקבות פיתוח יכולת השיגור לחלל, שוגר לחלל טלסקופ האבל שתרם רבות לחקר החלל והערכת גיל היקום. אטמוספירת כדור הארץ חוסמת סוגים שונים של קרינה ולכן יש תצפיות שמתאפשרות רק מחוץ לאטמוספירה.
אימות תופעות שונות כגון קיומם של חלקיקים שנחזו לפי המודל הסטנדרטי כמו נייטרינו עשויים לשמש בעתיד לפיתוח יכולות תצפית חדשות. מאידך, המודל הסטנדרטי תוקן בהתאם לתצפיות אסטרונומיות שגילו כי לנייטרינו יש מסה.
בספטמבר 2015 הופעל צמד של גלאי Advanced LIGO, וב־11 בפברואר 2016 הכריזו ראשי התוכנית כי עמדו במשימתם וגילו גלי כבידה אשר נחזו לפי תורת היחסות הכללית. גילו גלי הכבידה פותח לראשונה את חקר היקום ופיתוח האסטרונומיה המודרנית, לפיזיקה שלא נוגעת לחומר ולאינטראקציה שלו עם הספקטרום האלקטרומגנטי (אמצעי ואופן המחקר עד להמצאת ובניית ה־LIGO).
ב־22 בספטמבר 2017, הגלאי נייטרינו גילה IceCube את IceCube-170922A, חלקיק נייטרינו באנרגיה של 290 טריליון אלקטרון וולט. לאחר תצפיות נמצא שמקורו בבלאזר, חור שחור מסוג קוואזר, הרחוק מאיתנו 3.7 מיליארד שנות אור, שמפנה את הסילון שלו לכיווננו. כך למעשה נפתחה דרך חדשה לחקר היקום, בגילוי ומציאת מקורות אנרגיה גבוהה, וחקר האינטראקציה וההשפעה שלהם על היקום.
תצפיות אסטרונומיות
שמאל|500px|גרף המתאר את כמות הקרינה של אורכי הגל השונים הנחסמת באטמוספירה
מידע תצפיתי באסטרונומיה נאסף בכל תחומי הספקטרום האלקטרומגנטי, מגלי רדיו דרך הספקטרום הנראה ועד לקרינת גמא. צפייה בטווחים שונים של הספקטרום נדרשת כדי לקבל תמונה רחבה של היקום. רוב גרמי השמים פולטים קרינה רק בחלקים מסוימים מטווח הספקטרום האלקטרומגנטי בגלל תהליכים פיזיקליים שונים. ניתוח ספקטרום בליעה וספקטרום פליטה של גרמי שמים נותן מידע רב על תכונותיהם הפיזיקליות כגון טמפרטורה, הרכב, מהירות, עוצמת שדה מגנטי ועוד.
ייחוד נוסף לשימוש בתחומים שונים של הספקטרום הוא התגברות על תהליכים פיזיקליים הגורמים לשינויים בספקטרום הנמדד ביחס לנפלט. לדוגמה, אפקט דופלר של קוואזרים מסוגל לגרום להזזה של קווים מתחום העל סגול לתת אדום. דוגמה נוספת היא חקר אזורים מוסתרים בתחום הנראה, כגון ערפיליות יצירה או ליבת גלקסיית שביל החלב. פיזור האור על ידי ענני אבק בין כוכבי משפיע בעיקר על אורכי גל קצרים ולכן אפשר לצפות אל ליבת הגלקסיה רק באמצעות טלסקופי רדיו ותת אדום ולא באור הנראה.
אורכי הגל השונים של הספקטרום האלקטרומגנטי מצריכים אמצעי תצפית שונים, בעלי ייחודים שונים בעיצובם בבחירת החומרים ובמבנה שלהם. חלקים נרחבים מהתחומים הלא נראים של הספקטרום נחסמים בשכבות שונות של האטמוספירה וכדי למדוד אותם צריך להשתמש באמצעי תעופה שונים, החל מכדורים פורחים וכלה בחלליות.
להלן יפורטו שיטות התצפית באורכי הגל השונים.
הספקטרום הנראה
קרינת הרקע הקוסמית – תצפיות מיקרוגל
קרינת הרקע הקוסמית באורכי גל שבין 1–2 מ"מ (150–300 גיגה-הרץ) היא קרינה המגיעה מן החלל והיא כמעט אחידה מכל הכוונים. קרינת הרקע מספקת מידע רב מאוד על ראשית היקום, והיא אחת העדויות הראשיות למפץ הגדול. התצפיות מתבצעות מלוויינים, מטלסקופים שמוטסים על גבי כדורים פורחים ומטלסקופים קרקעיים הממוקמים על פסגות הרים ומקומות ייחודיים נוספים. התאוריה המקובלת על מקור קרינת הרקע הוא כי הקרינה מתארת את הרגע שבו היונים החיוביים והשליליים התחברו והפכו לאטומים נייטרליים, אז היקום הפך לשקוף לכל סוגי הקרינה האלקטרומגנטית, ולפני כן היה עשוי פלסמה שאינה מאפשרת מעבר אור. ההבדלים המזעריים בקרינה מכל כוון מספקים את התמונה של היקום כפי שהיה בעת ההיא, כ-380 אלף שנה לאחר המפץ הגדול. התצפיות מנסות למפות את התפלגות הקרינה באופן המדויק ביותר, בכל הכוונים בשמיים. המיפוי המקיף והמדויק ביותר נכון לשנת 2012 הוא של לוויין המחקר WMAP, כאשר לוויין המחקר פלאנק (Planck Surveyor) ביצע מיפוי מדויק יותר. תצפיות קרקעיות מוסיפות מידע נוסף, למשל מפה של קיטוב הקרינה.
אורכי גל הקצרים מהתחום הנראה
תצפיות באורכי הגל הקצרים: על-סגול, קרני רנטגן וקרני גמא מתבצעת כולה מאזורים גבוהים באטמוספירה או מהחלל משום שתחום קרינה זה נבלע באופן חזק ביותר באטמוספירה. כוכבים מסוימים מאירים גם בחלקים של האור העל סגול והרנטגן, אך תרומתם למראה היקום באורכי גל קצרים קטנה מאוד. תצפיות בתחומים אלו כוללות בעיקר תהליכים פיזיקליים אלימים הקשורים ללידה ומוות של כוכבים ואזורים פעילים בליבות גלקסיות. תצפיות בתחום הרנטגן הן של גופים בעלי טמפרטורה אופיינית של מיליון עד מאות מיליוני מעלות קלווין, כגון עצמים קומפקטיים ככוכבי נייטרונים או חומר בדיסקת ספיחה של חורים שחורים (אם כי החורים השחורים עצמם אינם מאירים כלל). מאז שנות ה־40 של המאה ה־20 ידוע כי גם השמש מאירה בעל סגול וברנטגן אך בצורה חלשה משמעותית מההארה בתחום האור הנראה. תצפיות בתחום קרינת הגמא בדומה לקרינת הרנטגן כוללות אירועים אלימים כסופרנובות, יצירת חורים שחורים וכן דעיכה של גרעינים כבדים. מתפרצי קרינת גמא הם האירועים האנרגטיים ביותר הידועים לנו, נכון לשנת 2020, משך שיא ההתפרצות עומד על עשרות שניות בודדות אך בזמן זה משתחררת כמות אנרגיה השווה לזו שתאיר השמש במשך כל חייה.
תחומי עיסוק
שמאל|ממוזער|250px|תמונה של ערפילית הסרטן כפי שצולמה על ידי טלסקופ החלל האבל
תחומים עיקריים
האסטרונומיה המודרנית עוסקת בשלושה תחומים עיקריים, השלובים זה בזה:
מערכת השמש: הרכבה של השמש והאופן שבו היא קורנת אנרגיה, הרכבם של כוכבי הלכת, הירחים שלהם וגופים קטנים יותר כגון האסטרואידים, והיווצרותה של מערכת השמש.
גופים בחלל: כוכבים מאירים, הרכבם ומחזור החיים שלהם; גופים אחרים, כגון קוואזרים, ננסים חומים ולבנים, וחורים שחורים.
מבנה הגלקסיות והיקום: ההיסטוריה של היקום המוקדם החל במפץ הגדול, היווצרות המבנים – גלקסיות, צבירי גלקסיות וצבירי-על, צפיפות היקום והרכבו.
האסטרונומים משתמשים במגוון שיטות, בראש וראשונה תצפיות בטלסקופים אופטיים ורדיו-טלסקופים המותקנים במצפים שונים ברחבי העולם או על לוויינים המיוחדים לכך. על גופים במערכת השמש לומדים גם מצילומם מקרוב באמצעות לוויינים.
כמו כן, החלה להתפתח גם אסטרונומיות שאינן מסתמכות על קרינה אלקטרומגנטית הרווחת למעשה מאז ראשית האסטרונומיה. לאור גילויים חדשים במאה השנים האחרונות, נפתחו שלושה סוגי אסטרונומיות חדשות – אסטרונומיית ניוטרינו, אסטרונומיית קרינה קוסמית ואסטרונומיית גלי כבידה, תחומים אלו נמצאים בתחילתם ומרבית הידע האסטרונומי מגיע מקרינה אלקטרומגנטית.
תתי תחומים ותחומים משיקים
אסטרוביולוגיה – חקר ההופעה והאבולוציה של המערכות הביולוגיות ביקום.
אסטרומטריה – חקר המיקום של העצמים בשמים ושינויי המיקום שלהם.
אסטרופיזיקה –חקר הפיזיקה של היקום
קוסמולוגיה – חקר היקום כשלם והאבולוציה שלו.
אסטרונומיה גלקטית – חקר המבנה והמרכיבים של גלקסיית שביל החלב
אסטרונומיה חוץ גלקטית – חקר העצמים (בעיקר גלקסיות) מחוץ לגלקסיה שלנו.
אבולוציית והיווצרות הגלקסיה – חקר היווצרות הגלקסיות והאבולוציה שלהן.
גיאופיזיקה ומדעים פלנטריים – חקר כוכבי הלכת של מערכת השמש
אסטרונומיה כוכבית – חקר הכוכבים.
אבולוציה כוכבית – חקר אבולוציית הכוכבים מהיווצרותם עד לסופם כשאריות כוכבים.
מחזור חייו של כוכב – שלבים בחייו של כוכב מהיווצרותו ועד דעיכתו.
סלנוגרפיה – חקר פני הירח ומאפייניהם.
אסטרונומיה היסטורית – מדע של ניתוח נתונים אסטרונומיים היסטוריים.
אסטרופיזיקה חישובית – חקר בשיטות וכלי המחשוב שפותחו ושימוש במחקר האסטרופיזיקה.
אסטרוסטטיסטיקה – מחקר רב–תחומי המשלב בין אסטרופיזיקה, ניתוח סטטיסטי וכריית נתונים.
אסטרואינפורמטיקה – חקר המידע האסטרונומי באמצעות מחשב.
ישנם תחומים נוספים שיכולים להחשב כחלק מאסטרונומיה:
ארכואסטרונומיה
אסטרוכימיה
ביהדות
ביהדות נודעה חשיבות רבה לעיסוק בחישובים האסטרונומיים, לצורך קביעת הלוח העברי וקביעת זמני חגי ישראל ומועדיו, שנקבעו עד אמצע תקופת האמוראים על סמך תצפיות בירח וחישובים אסטרונומיים. על פי חז"ל, ישנה גם מצווה לחשב תקופות ומזלות, דהיינו לעסוק בחישובים אסטרונומיים ("מזל" בארמית פירושו כוכב).
חכמי הסנהדרין היו חייבים להיות בקיאים באסטרונומיה, ובידיעותיהם השתמשו לצורך תפקידיהם בקידוש החודש ועיבור השנה. את ראשי החדשים קבעו על סמך עדים שהגיעו לבית הדין והעידו שראו את הלבנה החדשה, אך מהימנותם של העדים נבדקה על סמך ההיתכנות האסטרונומית לראיית הלבנה החדשה. בתלמוד מובאים כמה כללים שעל פיהם יכלו לאמת את נכונות העדות, כגון: , כלומר, החלק החשוך של הירח (להבדיל מהצד הרחוק של הירח) לעולם לא יפנה לכיוון השמש (מכיוון שהשמש היא זאת שמאירה את הירח), ולכן עדים שהעידו שפגימת הלבנה פנתה לכיוון השמש איננה קבילה; המולד הממוצע (החודש הסינודי) הוא 29 יום 12 שעות ו־793/1080 של שעה, לאחר המולד הקודם, והלבנה אינה אמורה להיראות בארץ ישראל עד שש שעות אחרי המולד, ולכן עדים שראו את הלבנה מוקדם יותר אינם מהימנים. אך רבן גמליאל עצמו קיבל עדים כאלו, על סמך מסורת מאבותיו שלפעמים המולד האמיתי מתרחש לפני המולד הממוצע ולפעמים אחרי המולד הממוצע.
כמה מחכמי ישראל היו ידועים בבקיאותם בחכמת האסטרונומיה. האמורא שמואל העיד על עצמו שהוא בקי בשבילי הרקיע כמו בשבילי נהרדעא עירו, ואף הרמב"ם הביא באריכות חישובים אסטרונומיים מורכבים כדי ללמד את מסלולי השמש והירח לצורך הלכות קידוש החודש (משנה תורה, ספר זמנים, הלכות קידוש החודש). בתלמוד אף הובאו כמה ידיעות אסטרונומיות, כגון: חישוב ארבע התקופות; אורך שנת החמה הוא 365 יום ורבע (על פי ערובין נ"ה ע"א); שנת החמה ארוכה באחד עשר יום משנת הלבנה; ועוד.
ראו גם
חקר החלל
מבנה היקום
התאוריה ההליוצנטרית
לקריאה נוספת
מייקל הוסקין (עורך), היסטוריה של האסטרונומיה: מהפרה-היסטוריה עד ימינו, תרגום והערות: ד"ר יקי מנשנפרוינד, עריכה מדעית: ד"ר שאול קציר, הוצאת רסלינג, 2012.
יגאל פת-אל, אסטרונומיה – מדריך להכרת השמיים, הוצאת קוסמוס טלסקופים, 1998, (מהדורה רביעית: 2011).
פליקס דותן, אל הכוכבים – מאטומים עד חורים שחורים, הוצאת מאגנס, 2001.
קישורים חיצוניים
האגודה הישראלית לאסטרונומיה
המועדון האסטרונומי של אוניברסיטת תל אביב
ראשית מדע
מבחר סרטונים בנושא
אסטרונומיה - באתר "פרחי מדע"
אסטרופדיה, האנציקלופדיה העברית לאסטרונומיה, אסטרופיזיקה וחקר החלל
אתר המגזין Sky & Telescope (באנגלית)
פורום אסטרונומיה ב-ynet
פורום אסטרונומיה - בנענע
פורום אסטרונומיה - Astronomia.co.il
תמונת היום באסטרונומיה
שנת האסטרונומיה הבינלאומית 2009
כוכב עברי נולד - תלמידים ואנשי מקצוע בוחרים שמות עבריים לאוראנוס ונפטון
שיעורי מבוא לאסטרונומיה, הערוץ האקדמי של אוניברסיטת חיפה
"מגזין אסטרונומיה", גילוי כוכב לכת ננסי במערכת השמש מרץ 2014
פרק 22 – על אסטרונומיה מקראית ומתמטיקה בבלית בפודקאסט דברי הימים בהגשת אילן אבקסיס
מילון למונחי אסטרונומיה, תשל"ד, באתר האקדמיה ללשון העברית
הערות שוליים
*
קטגוריה:מדעי החלל
| 2024-08-19T12:45:26
|
אדווין האבל
|
אֵדווין פאוול האבל (באנגלית: Edwin Powell Hubble; 20 בנובמבר 1889 – 28 בספטמבר 1953) היה אסטרונום אמריקאי, הידוע בעיקר בזכות שתי תגליות מדעיות מרכזיות. האבל היה הראשון שהוכיח כי הגלקסיות הן מקבצי כוכבים ענקיים הנמצאים מחוץ לשביל החלב, שהוא בפני עצמו אך גלקסיה אחת מני רבות. כמו כן ניסח את "חוק האבל", העוסק בהתפשטות היקום, ומשמש, בין היתר, חלק מרכזי בתאוריית המפץ הגדול, שהיא אחת התאוריות המקובלות כיום באשר להיווצרות היקום והתפתחותו. האבל נחשב לאחד מגדולי האסטרונומים בכל הדורות.
חייו
ממוזער|250px|הטלסקופ בקוטר 100 אינץ' במצפה הכוכבים בהר וילסון שבו ערך האבל את תצפיותיו הגדולות
האבל נולד בשנת 1889 למשפחה אמריקנית ממעמד הביניים, בעיירה מארשפילד שבמדינת מיזורי. בילדותו עברה משפחתו לעיירה ויטון שבאילינוי, בשל עסקיו של אביו, סוכן הביטוח ג'ון האבל.
כשהיה האבל בן 8 קנה לו סבו טלסקופ שעורר את התעניינותו בנעשה בחלל. כבר בתקופת התיכון כתב מאמר על כוכב הלכת מאדים ופרסם אותו בעיתון מקומי.
בצעירותו הצטיין במיוחד באתלטיקה, נוסף על יכולתו האינטלקטואלית. את לימודי התואר הראשון סיים בקולג' בוויטון, ובשל הצטיינותו קיבל מלגה ללימודים מתקדמים באוניברסיטת שיקגו. אביו של האבל סבר כי לימודי משפטים הם הדרך הנכונה לבנו, והאבל למד באוניברסיטת שיקגו משפטים, אך השתתף גם בקורסים בנושאים שעניינו אותו יותר, ובהם פיזיקה ואסטרונומיה. בשנת 1910 זכה האבל במלגת רודז היוקרתית, שאותה העניק ססיל רודס לאמריקנים מצטיינים בלימודיהם הרוצים ללמוד באוניברסיטת אוקספורד. באוקספורד המשיך האבל בלימודי המשפטים, וקיבל תואר שני בשפה הספרדית. הגינונים הבריטיים שרכש באוקספורד ליווהו במהלך שנות חייו. בשנת 1913 מת אביו, והאבל שב לארצות הברית כדי לתמוך במשפחתו.
לאחר שובו לארצות הברית לימד האבל בבית ספר תיכון, ושימש גם מאמן כדורסל בתיכון המקומי. במקביל המשיך להגשים את חלומו להיות אסטרונום, והתקבל ללימודי תואר שני במצפה הכוכבים ירקס, שפעל בשיתוף פעולה עם אוניברסיטת שיקגו. שם השלים את לימודיו והגיש עבודת דוקטורט שעסקה בחקר הערפיליות, וכותרתה "חקירה צילומית של ערפיליות חיוורות". חקר הגלקסיות עתיד להיות אחת מתרומותיו הגדולות של האבל למדע, אך בעת שכתב את הדוקטורט שלו, לא היה ידוע טיבם המדויק של הגופים המכונים "ערפיליות", והקהילה המדעית הייתה מפולגת בהשערות שונות באשר להן. עם כניסת ארצות הברית למלחמת העולם הראשונה בשנת 1917, מיהר האבל להגיש את עבודת הדוקטורט שלו, והתגייס לצבא. שם התקדם עד לדרגת מייג'ור. לאחר שירותו הצבאי שהה זמן מה באנגליה בטרם שב לארצות הברית בשנת 1919, כדי לעבוד במצפה הר וילסון שליד לוס אנג'לס את המשרה הזאת הציע לו האסטרונום ג'ורג' אלרי הייל , מייסד המצפה.
במצפה וילסון, שבו הושלמה זמן קצר קודם לכן התקנתו של הטלסקופ בעל המראה המחזירה בקוטר 100 אינץ' (2.54 מטר) על שם הוקר (Hooker) , שהיה עד 1948 הטלסקופ הגדול בעולם, ערך האבל את תצפיותיו החשובות שהביאו לתגליות אסטרונומיות פורצות דרך, ובו עבד עד יום מותו. ב־1923 הצליח לראשונה לראות משתנים קפאידיים בגלקסיית אנדרומדה. גילוי זה חשף כי מדובר בגלקסיה נוספת לשביל החלב, ולא לערפילית בתוכו. בעקבות כך פרסם ב-1924 את תגליתו הגדולה הראשונה, כי הגלקסיות הן למעשה צבירי כוכבים ענקיים ורחוקים, ולא, כפי שסברו רבים עד אז, גופים קטנים המצויים בתוך שביל החלב. תגלית זו נעשתה באמצעות מדידת המרחק אל גלקסיית אנדרומדה, אותו העריך ב-900,000 שנות אור. בשנת 1929 פרסם את תגליתו הגדולה השנייה, כי הגלקסיות מתרחקות זו מזו במהירות עצומה, וכי יש יחס קבוע בין המרחק שבין הגלקסיות ובין המהירות שבה הן מתרחקות זו מזו. תגלית זו הייתה אישוש אמפירי להשערות שהועלו בתקופה זו, שהביאו בסופו של דבר לביסוס התאוריה המקובלת כיום בדבר התהוות היקום, תאוריה הקרויה "המפץ הגדול".
ב-26 בפברואר 1924 התחתן האבל עם גרייס ברק.
ממוזער|אדווין האבל, 1931
ב-1926 קבע את הסיווג המורפולוגי של הגלקסיות המוכר כסיווג האבל. ב-30 באוגוסט 1935 גילה את האסטרואיד 1373 Cincinnati .
תגליותיו של האבל זיכו אותו במעמד מוביל בקהילייה האסטרונומית בארצות הברית ובעולם. באותה תקופה האבל קנה לעצמו שם של מדען והפך לידוען. הוא בילה דרך קבע בחוגים החברתיים של הוליווד ואף אירח כוכבי קולנוע במצפה הר וילסון. האבל נהנה מאורח חיים זה. ב-1938 זכה במדליית ברוס, וב-1940 במדליית זהב מטעם האגודה האסטרונומית המלכותית. הוא המשיך בעבודתו המדעית ברציפות, פרט לתקופת מלחמת העולם השנייה, שבה שירת בבסיס הניסויים אברדין של צבא ארצות הברית, עסק בו בחקר הבליסטיקה, וזכה לעיטורים על מחקריו, ובהם אות לגיון ההצטיינות על תרומה יוצאת דופן במחקר בליסטי ב-1946.
ב-26 בינואר 1949 נחנך במצפה הר פאלומר טלסקופ הייל בקוטר 200 אינץ', והאבל התכבד לחנוך אותו ולבצע בו את התצפית הראשונה. טלסקופ זה שימש את האסטרונום הגרמני ולטר באדה לעדכון תצפיתו החלוצית של האבל משנת 1920, ולקביעה, בשנת 1952, כי המרחק אל גלקסיית אנדרומדה הוא יותר מפי שניים מכפי שקבע האבל. אף שתצפית מעודכנת זו לא סתרה את ההנחה הבסיסית של האבל כי הגלקסיות הן צבירי כוכבים רחוקים, אלא רק חיזקה אותה, חש האבל כי התגלית פגעה במוניטין שלו.
כל חייו נאבק האבל למען מתן פרס נובל לפיזיקה לאסטרונומים. ועדת פרס נובל סברה כי האסטרונומיה אינה עיסוק הכלול במסגרת הפיזיקה, והאבל נאבק לשינוי ההגדרה. מעט לפני מותו קיבלה ועדת הפרס את טענתו, ואף החליטה להעניק לו את הפרס, אלא שהוא מת בטרם הוכרז רשמית על זכייתו, ופרס נובל אינו מוענק לאחר המוות. אף שדיוני הוועדה חסויים, חשו חבריה אנריקו פרמי וסוברהמניאן צ'נדראסקאר צורך ליצור קשר עם אלמנתו, ולספר לה על החלטתם.
האבל מת משבץ מוחי בן 63 בסן מרינו שבקליפורניה. הוא נקבר על ידי אשתו, גרייס, אשר סירבה לחשוף את מקום קבורתו.
האבל חונך לנצרות, אך מאוחר יותר הפך לאגנוסטי.
תרומתו של האבל למחקר האסטרונומי מוערכת גם כיום, והוא נחשב לאחד מגדולי האסטרונומים בכל הדורות. על שמו קרויים האסטרואיד 2069 האבל, מכתש האבל על הירח וטלסקופ החלל האבל.
תגליותיו העיקריות
הגלקסיות הן מחוץ לשביל החלב
הוויכוח הגדול
שמאל|ממוזער|250px|גלקסיית אנדרומדה. צילום בשלושה תחומים של קרינה תת-אדומה שנעשה בעזרת טלסקופ החלל שפיצר
עד לשנות ה-20 של המאה ה-20 היו גודלו של היקום ומבנהו, מהותן של הגלקסיות, והמרחקים ביניהן, נושא לוויכוח בקרב הקהילייה האסטרונומית. רבים מן הקהילייה המדעית סברו כי הערפיליות הספירליות, שבהן ניתן היה להבחין היטב בטלסקופים של אותה התקופה, הן גופים קטנים יחסית המצויים בתחומי שביל החלב. אחרים, לעומתם, סברו כי ערפיליות אלו הן גלקסיות בפני עצמן.
בשנת 1920 החליטה האקדמיה הלאומית למדעים בארצות הברית לערוך עימות פומבי המכונה "הוויכוח הגדול" בין התומכים בשתי הדעות. את התומכים בדעה כי הערפיליות הן בתחומי שביל החלב ייצג האסטרונום הרלו שפלי, ואילו את התומכים בדעה הנגדית ייצג האסטרונום הבר קרטיס. ב-26 באפריל 1920, באולם במוזיאון הסמית'סוניאן, הציגו הצדדים את עמדתם.
הוויכוח הגדול הסתיים ללא הכרעה ברורה. הקהילייה המדעית נותרה חלוקה בשאלת גודלו של היקום ומיקומן של הערפיליות. יש שסברו כי שאלה זו היא מסוג השאלות שלא תיפתרנה לעולם.
תגליתו של האבל
עוד בשנת 1908 צפתה חלוצת האסטרונומיה האמריקנית הנרייטה ליוויט בכוכבים מסוג משתנים קפאידיים, ועסקה במדידת מחזור השתנות הבהירות נראית שלהם. היא גילתה כי לגבי סוג זה של כוכבים, שאורם משתנה מבהיר יותר לעמום יותר ובחזרה במחזורים קבועים, קיים קשר בין זמן המחזור ובין הבהירות המוחלטת שלו, המשקפת את עוצמת פליטת האור של הכוכב. עבודה של מדענים נוספים הובילה ליכולת לחשב, לפי מידת הבהירות הנראית מכדור הארץ, את המרחק בין המשתנה הקפאידי ובין כדור הארץ. תגלית זו הפכה את המשתנים הקפאידיים ל"נר תקני". בראשית המאה ה-20 היו יכולים האסטרונומים לחשב לפי מחזור ההשתנות של הכוכב ובהירותו הנצפית את מרחקו מכדור הארץ.
ב-4 באוקטובר 1923 ערך האבל, באמצעות הטלסקופ במצפה הר וילסון ובעזרת עמיתו למחקר מילטון יומאסון, תצפית לעבר גלקסיית אנדרומדה, וגילה שם קפאיד משתנה. תגלית זו הובילה ליכולת לחשב את המרחק של גלקסיית אנדרומדה מכדור הארץ. חישובו של האבל הראה כי הגלקסיה רחוקה מעמנו מרחק של כ-900,000 שנות אור, הרבה מעבר לגודלו הנצפה של שביל החלב, ומכיוון שכך הוא, ברור כי היא חיצונית לו. בכך הכריע האבל את "הוויכוח הגדול". כיום, לאחר בדיקה בטכניקות שלא עמדו לרשותו של האבל, ידוע כי מרחקה של הגלקסיה גדול בהרבה, וכי הוא עומד על למעלה מ-2.5 מיליון שנות אור.
האבל ייחד זמן ומאמץ כדי לאמת את הממצא התצפיתי החשוב שגילה רק לאחר מספר חודשים, בפברואר 1924, פרסם את תוצאות המחקר במכתב לשפלי, האסטרונום שנקט בוויכוח הגדול את העמדה ההפוכה לזו שהתבקשה מתגליתו של האבל. תגליתו של האבל הוכרה מיד כתגלית חשובה. ההכרה בכך ששביל החלב הוא אך גלקסיה אחת מני רבות ביקום ענק הייתה לנחלת הכלל.
קבוע האבל
הסחה לאדום
שמאל|ממוזער|250px|תיאור גרפי של ההסחה לאדום או ההסחה לכחול של האור, לפי אפקט דופלר
רבים מייחסים להאבל את התגלית לגבי ההסחה לאדום של הגלקסיות, אך למעשה התגלית נחשפה עוד בשנת 1912 על ידי האסטרונום האמריקני וסטו סליפר. בתחילת המאה ה-20 החל השימוש בספקטרוסקופיה – הפרדת גלי האור הנראה מן הכוכב למרכיביהם וניתוח התוצאות – להיות למרכיב מרכזי באסטרונומיה. התוצאה אפשרה למדענים לעמוד על הרכבם של הכוכבים ולבחון מאילו חומרים הם עשויים. תוצאה נוספת היא שהיה ניתן לבדוק את ההסחה לאדום או לכחול של הגלקסיות, כלומר אם הן מתרחקות מאתנו או מתקרבות אלינו. ידע זה מבוסס על אפקט דופלר, ולפיו אורה של גלקסיה המתקרבת לכדור הארץ מוסט מעט לכיוון הצבע הכחול בקשת הצבעים (אורך הגל קָטֵן), ואילו אורה של גלקסיה מתרחקת מוסט לכיוון האדום. בהינתן העובדה כי יש באור הגלקסיות מרכיבים המשקפים הימצאות יסודות כימיים שפליטת האור שלהם ידועה, ניתן למדוד את מידת ההסחה ואת כיוונה. כיום ידוע שאין גלקסיות רחוקות בעלות הסחה לכחול.
סליפר, שעבד במצפה הכוכבים לוול על שם פרסיבל לוול, היה הראשון שגילה כי אורן של רוב "הערפיליות הספירליות" הנצפות מכדור הארץ מוסט לאדום, דהיינו הן מתרחקות והולכות מעמנו. הוא פרסם תגלית זו בביטאון מצפה הכוכבים של לוול, ולאחר שלוש שנים גם בירחון "Popular Astronomy". בירחון זה כתב כי מדד 15 ערפיליות ספירליות הפזורות באופן שווה פחות או יותר על פני המרחב הנצפה, וכולן, פרט לשלוש, נצפו כמתרחקות מכדור הארץ. את עבודתו של סליפר השלימו אסטרונומים נוספים, ג'יימס אדוארד קילר וויליאם וואלאס קמפבל. בתחילת שנות ה-20 הייתה הבנת "ההסחה לאדום" של ה"ערפיליות", שכיום ידוע שהן גלקסיות מחוץ לשביל החלב, אחת הבעיות הפתוחות החשובות בשדה האסטרונומיה.
גילוי חוק האבל
ב-1928 נפגש האבל עם האסטרונום ההולנדי וילם דה-סיטר, ששיער כי ההסחה לאדום תהיה גבוהה יותר ככל שיהיו הגלקסיות רחוקות יותר. האבל ושותפו לעבודה האסטרונום מילטון הומאסון, בחנו את נושא ההסחה לאדום של הגלקסיות הנצפות. הם שילבו את מדידותיהם עם מדידותיו של סליפר, וגילו יחס גס בין מרחקו של הגוף הנצפה, ובין מהירות התרחקותו מעמנו. האבל והומאסון הצליחו להבחין במגמה שהייתה תקפה לגבי כל 46 הגלקסיות שמדדו: הם גילו כי ככל שהגלקסיה רחוקה יותר מאיתנו, כך מהירות התרחקותה משביל החלב גדלה. היחס המדויק שגילו, המכונה כיום קבוע האבל, תוקן במהלך הזמן לאחר שנעשו מדידות נוספות ומדויקות יותר, אך העיקרון הכללי של היחס בין מרחקה של הגלקסיה ובין מהירות ההימלטות שלה, הקרוי חוק האבל, הוא עיקרון תקף. את חוק האבל אפשר לנסח במילים אלה: "ככל שגדל המרחק בין שני גופים ביקום, כך גדלה המהירות היחסית שבה הם מתרחקים זה מזה".
לפי חוק האבל קיים יחס ישר בין מהירות ההתרחקות של שתי גלקסיות זו מזו ובין המרחק ביניהן . קבוע האבל, המסומן ב-, מוגדר כיחס זה:
חוק האבל הוא אחד מיסודות הקוסמולוגיה המודרנית. הוא תקף לאוסף מדידות של מהירויות ומרחקים שנעשים ממקום כלשהו ביקום בנקודת זמן מסוימת. מדידות שייעשו בנקודת זמן אחרת ייתנו ערך אחר של קבוע האבל.
האבל עצמו מדד את היחס בין המהירות למרחק, כלומר את קבוע האבל. המדידה הראשונה שלו, בשנת 1931, נתנה תוצאה של 558 ק"מ לשנייה, למיליון פרסק. מדידות מדויקות יותר של הקבוע החלו להתבצע רק לאחר מותו של אדווין האבל, ובשנות ה-50 של המאה ה-20 נתגלה שערכו קטן בהרבה מההערכה הראשונית. כיום משתמשים במשתנים קפאידיים כנרות תקניים לגלקסיות קרובות, אולם לצורך הערכת המרחק לגלקסיות רחוקות יש להשתמש בנר תקני חזק יותר, משום שלא ניתן לצפות בהן באורם של כוכבים בודדים. בגלקסיות רחוקות אלו, שגם מתרחקות מאתנו במהירות עצומה, אירועי סופרנובה מסוג Ia משמשים כנר תקני. לפי המדידות העדכניות ביותר, שהתקבלו בשילוב של מדידות מכדור הארץ עם מדידות בעזרת לוויין המחקר WMAP, ערכו של קבוע האבל הוא 70.8 ק"מ לשנייה, למיליון פרסק. דהיינו, גלקסיה המרוחקת מאתנו כמאה מיליון פרסק, או 326 מיליון שנות אור בקרוב, מתרחקת מאתנו במהירות 7,080 ק"מ לשנייה.
האבל והומאסון פרסמו את ממצאיהם בשנת 1929. משמעותם של ממצאים אלו, ששולבו בידע שהתקבל ממחקריו התאורטיים של אלברט איינשטיין בנוגע לתורת היחסות הכללית, היא כי אנו חיים ביקום דינמי ומתפשט. אף על פי שרעיון זה הובע גם קודם לכן, הרי ממצאיו האמפיריים של האבל, והמוניטין שיצאו לו כאסטרונום מוביל, תרמו לקבלה של ראייה זו של היקום.
ב-1917 גילה איינשטיין כי לפי משוואותיו, על היקום להתפשט או להתכווץ. מכיוון שלא היה יכול להאמין לפירוש זה של המשוואות, המציא איינשטיין את הקבוע הקוסמולוגי שנועד "לתקן" את המשוואות ולהתאימן ליקום סטטי. מששמע על תגליותיו של האבל חזר בו איינשטיין מקביעה זו, וכינה את הקבוע הקוסמולוגי "הטעות הגדולה ביותר בחיי".
תגליותיו של האבל והמפץ הגדול
שמאל|ממוזער|250px|התפשטות היקום מתוך הסינגולריות לאחר המפץ הגדול
עוד בשנת 1922 התנגד המדען יהודי-רוסי אלכסנדר פרידמן ל"קבוע הקוסמולוגי" של איינשטיין, וטען כי אנו חיים ביקום דינמי ומתפשט, ולו ראשית, ואולי גם אחרית, בניגוד למודל הסטטי שחייב "הקבוע הקוסמולוגי". פרידמן טען כי אם היה מקור היקום בנקודה בודדת שהחלה להתפשט לאחר פיצוץ גדול, הרי שלהתפשטות היקום יש תנע, המסביר את התרחקות הגלקסיות זו מזו, על אף כוחות הכבידה האמורים לקרב ביניהן.
שילוב עבודתו של פרידמן עם עבודתם של נוספים ובהם ז'ורז' למטר וג'ורג' גאמוב, הפך את תגליותיו של האבל לאבן הבסיס בראייה הקוסמולוגית החדישה. המהלך המחשבתי אותו הוליכו פרידמן, גאמוב ולמטר הוא כי אם כיום הגלקסיות מתרחקות זו מזו, ומהירותן גדלה ככל שהן מתרחקות, כפי שהוכיחו תצפיותיו של האבל, הרי שאם נדמה לעצמנו את החזרת רצף הזמן לאחור, נראה מצב שבו הגלקסיות קרבות זו לזו, עד שהתחילו בנקודת מוצא אחת, היא אותה נקודה זערורית, שהייתה אז היקום כולו. על פי תאוריה זו, נקודה זו התרחבה עם הזמן וכיום היא מהווה את היקום המוכר לנו. כיום, חוק האבל, עם ממצאים נוספים, אינו אלא ביסוס ניסיוני לתאוריית המפץ הגדול.
האבל עצמו לא הביע מעולם תמיכה בפרשנות שממצאיו זכו לה. במכתב שכתב ב-1931 לדה-סיטר, כתב: "אנו משתמשים במונח 'מהירות נצפית' כדי להדגיש את הפן האמפירי של המתאם. את הפירוש, כך אנו מרגישים, יש להשאיר לך ולמתי מעט אחרים שיש בידם הסמכות המדעית לדון בנושא".
מבנה היקום
במהלך שנות ה-20 ושנות ה-30 השקיע האבל מאמץ רב בניסיון לקבוע את תפוצת הגלקסיות ביקום. הוא מדד את בהירותן הנראית של הגלקסיות וספר אותן. הבהירות הנראית יכולה לרמוז על מרחק הגלקסיה מאתנו, ולכן היה האבל יכול למצוא את צורת הפיזור של הגלקסיות ביקום. פיזור זה יכול להעיד על מבנה היקום, כלומר על הרכבו ועל צורתו. אם, למשל, תפוצת הגלקסיות הומוגנית, כלומר כמות הגלקסיות ליחידת נפח קבועה, הרי ניתן להסיק שצורת היקום "שטוחה", או במילים אחרות יש לו גאומטריה אוקלידית. במדידה זו יש לבצע תיקון לבהירות של הגלקסיות הרחוקות שאורן מוסט לאדום באופן משמעותי, משום שמדידת הבהירות התבצעה בתחום הנראה בעוד שההסטה לאדום גרמה למרבית האור להיות בתחום התת-אדום שנבלע באטמוספירת כדור הארץ.
האבל מצא כי באזור הקרוב אלינו תפוצת הגלקסיות אכן הומוגנית, אולם כדי לשמור על הומוגניות זו גם בטווחים גדולים יש לבצע את התיקון הדרוש בבהירותן של הגלקסיות הרחוקות. למרות התוצאות, התקשה האבל לקבל את המסקנה הנלווית לחוק הנושא את שמו ולפיה ההסחה לאדום נובעת מהתרחקות אמיתית של הגלקסיות, והוא "האמין שהממצא התצפיתי בדבר הסחה לאדום אינו מייצג התפשטות אמיתית של היקום, כי אם עיקרון של הטבע שאינו ברור עדיין".
אורן של הגלקסיות הרחוקות עזב אותן לפני מיליארדי שנה. כיום אנו יודעים כי בתצפיות אלו של האבל לא נלקחו בחשבון שינויים באורן של הגלקסיות לאורך הזמן, ושיטה זו לא מקובלת עתה למציאת צורת היקום, והגאומטריה (העקמומיות) שלו נמדדת בדרך אחרת. כיום משתמשים במדידות קרינת הרקע הקוסמית כדי לקבוע אם הגאומטריה אוקלידית או לאו. הממצאים העדכניים של לוויין המחקר WMAP מראים בוודאות גבוהה למדי שהיקום אכן שטוח.
טלסקופ החלל האבל
שמאל|ממוזער|250px|טלסקופ החלל האבל
על שמו של האבל קרוי טלסקופ החלל האבל שהוצב במסלולו, מחוץ לאטמוספירת כדור הארץ, ב-24 באפריל 1990. אחת מתרומותיו של הטלסקופ היא מדידה מדויקת של קבוע האבל על ידי צפייה במשתנים קפאידיים בגלקסיות שנמצאות במרחקים של עד 60 מיליון שנות אור. בעזרת מדידה זו אפשר כיום לקבוע את גיל היקום בדיוק רב. גיל היקום המוערך הוא 13.7 מיליארד שנים.
ראו גם
קוסמולוגיה
התפשטות היקום
צפיפות היקום
חומר אפל
משוואות פרידמן
לקריאה נוספת
סיימון סינג, המפץ הגדול, התגלית המדעית הגדולה בכל הזמנים, תרגמה דפנה לוי, ספרי עליית הגג, ספרי חמד, ספרי ידיעות אחרונות, 2007.
קישורים חיצוניים
אדווין האבל, באתר מוזיאון המדע בירושלים
אדווין האבל, אתר מט"ח
איתי נבו, המדען שהרחיב את היקום. 60 שנה למותו של האבל, הידען, ספטמבר 2013
פרופיל של האבל מגיליון השבועון טיים מגזין העוסק במאה האנשים החשובים במאה ה-20
אדווין האבל מתאר את קורות חייו כאסטרונום מתוך קורס באסטרונומיה באוניברסיטת שיקגו
הערות שוליים
*
קטגוריה:אסטרונומים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:אסטרונומים אמריקאים
קטגוריה:אמריקאים מעוטרי אות לגיון ההצטיינות
קטגוריה:זוכי מלגת רודס
קטגוריה:זוכי מדליית זהב של החברה המלכותית לאסטרונומיה
קטגוריה:זוכי מדליית ברוס
קטגוריה:בוגרי בית הספר למשפטים באוניברסיטת שיקגו
קטגוריה:זוכי מדליית פרנקלין
קטגוריה:אמריקאים שנולדו ב-1889
קטגוריה:אמריקאים שנפטרו ב-1953
| 2024-08-20T15:02:26
|
פוסט מודרניות
|
REDIRECTפוסטמודרניזם
| 2007-05-03T20:06:31
|
מדע
|
שמאל|ממוזער|300px|פלימפטון 322, לוח מתמטי בבלי, כתב יתדות על חרס (1822–1784 לפנה"ס)מדע הוא תחום ידע המתאפיין בחקירה שיטתית, לוגית ומבוססת ראיות של תופעות או מבנים מופשטים.
המונח "מדע" מתייחס למכלול הידע שנצבר בדרך של מחקר שיטתי, ניסויים מבוקרים והסקת מסקנות באופן לוגי ועקבי. בקרב המומחים קיימים חילוקי דעות לגבי ההגדרה המדויקת של מדע. הפילוסופיה של המדע עוסקת בהגדרת השיטה המדעית ובהגדרת ההיקף והתכולה של המושג "מדע".
מדע אמפירי ומדע פורמלי
מדעים אמפיריים חוקרים תופעות הניתנות למדידה כמותית באמצעות תצפיות וניסויים מבוקרים, באמצעות איסוף וניתוח נתונים כמותיים ובאמצעות פיתוח ובדיקה של השערות ותיאוריות.
מדעים פורמליים חוקרים מבנים לוגיים ומופשטים באמצעות הנחת אקסיומות בסיסיות, פיתוח והוכחה של משפטים ותיאוריות ובאמצעות לוגיקה. שני סוגי המדעים מתאפיינים בשאיפה לאובייקטיביות ודיוק, בביקורת עמיתים ושחזור תוצאות, בפתיחות לשינוי תיאוריות לאור ראיות או הוכחות חדשות וביצירת ידע מצטבר ומתקדם בתחומם.
המונח "מדע אמפירי" (או "המדעים המדויקים") מתייחס לענפי מדע כגון פיזיקה, ביולוגיה וכימיה, שמבוססים על נתונים מדידים שנאספו באמצעות תצפיות מדעיות ואוששו בניסויים שניתן לחזור עליהם. מטרת מחקרים אלו לאשש או לסתור או ליצור מודלים חדשים המתגבשים לתאוריה מדעית המאפשרת לקשור סיבה למסובב ולחזות מראש תוצאות של פעולות כלומר יש להן כוח ניבוי. זאת, תוך כדי שאיפה לרמת הדיוק הגבוה ביותר. אדם שעוסק בהם נקרא מדען. יש ענפי מדע שמיישמים את עקרונות השיטה המדעית בתחומים שהם לא אמפיריים. כגון: סוציולוגיה והיסטוריה, ונקראים "מדעי הרוח". מדעים אלה מתאפיינים בפרשנות של תופעות או תיאוריות שאינה ניתנת להוכחה בשיטת המחקר האמפירי. לוגיקה, מתמטיקה וסטטיסטיקה אינן נחשבות לענפי מדע אמפירי אלא למדע פורמלי המשמש מדענים לניתוח וצבירת נתונים, הצגת תוצאות מחקר, הסקת המסקנות וחיזוי תוצאות דומות.
צבירת הידע המדעי
גוף הידע המדעי מתעצב ומתעדכן בעקבות תגליות ומחקרים חדשים, שמסקנותיהם מתועדות ומופצות בקהילה המדעית. לעיתים קורה שתגלית או ניסוי יביאו לשינוי של הקונצנזוס המדעי. במאות השנים שחלפו מאז התגבשו ענפי המדע, המדענים הצליחו להגיע להסכמות רחבות ומבני ידע עמוקים ועקביים, המשמשים בסיס לפיתוחים טכנולוגיים, חידושים ברפואה ושינויים חברתיים רבים. רבות מהתאוריות המדעיות (כמו המודל ההליוצנטרי, מכניקה קלאסית, אבולוציה, תורת היחסות, מכניקת הקוונטים) היו לא אינטואטיביות ובאותם זמנים נדמה היה כי הן סותרות את השכל הישר. תאוריות רבות זוכות בתחילה להתנגדות מצד חוקרים או מצד גורמים בחברה כמו המאבק בין דת ומדע אך הן התקבלו תודות לשכנוע רוב המדענים בתחום, והחלשות התמיכה בתאוריות מתחרות או הסברים מסורתיים שהיו נפוצים לפניהם. תאוריות בדרך כלל הובילו לתגליות נוספות, אישוש ויישום אבל תאוריות קיימות מובילות לשאלת חדשות. למדע יש תכונה של אוניברסליות – כלומר אנשים מרקע תרבותי שונה מגיעים להסכמות רחבות ועקביות כאשר הן מבוססות על המתודה המדעית. כמו כן עם השנים התברר כי ענפי מדע שונים תומכים באותו "מבנה על" כך שחוקי הפיזיקה מהווים את הבסיס להבנת הכימיה ושני תחומים אלה מהווים את הבסיס להבנת רוב התופעות והתאוריות בתחום הביולוגיה ובתחומים רבים נוספים כמו הנדסה או אסטרונומיה.
עובדות ופרשנות
ביחס לחזית המחקר, לשאלות רבות אין עדיין תשובה ודאית אחת כך שמדענים, חוקרים ופרשנים עשויים להיות חלוקים בדעותיהם. בדרך כלל יש הסכמה על תקפותן של תאוריות ושיטות מחקר רבות שמהוות מאגר ידע עקבי וגדול שנצבר לאורך שנות מחקר ולימוד רבות. מחלוקת מדעית קיימת לעיתים על הפירוש ולא על העובדות שנחקרו. מידת ההסכמה בין מדענים ביחס לתאוריות מדעיות אמפיריות מבוססת יותר בהשוואה למידת ההסכמה בתחומי המדע הפורמלי כמו תרבות, דת, פילוסופיה או פוליטיקה שלעיתים קרובות לא מצליחות להתכנס להסכמה גם לאחר ויכוחים של עשרות ואף מאות שנים. מאגר ידע מדעי נשאר איתן במשך מאות שנים, ומשמש בסיס לתאוריות ופירוש חדש ככל שנאסף ידע. לדוגמה מכניקה קלאסית שפותחה על ידי אייזק ניוטון התבררה כנכונה בתנאי המחקר בפיזיקה הקלאסית ומשמשת כלי בסיסי במכניקה והנדסה אך עברה שינוי והתאמה לתורת היחסות בתחילת המאה ה-20 כאשר הבנת מרחב הזמן והחלל שנחקרו חייבו שינוי.ראה גם ההיסטוריה של המדע
לא בכל תרבות מתפתח מדע. מסורות של איסוף ידע והעברתו מדור לדור התפתחו במקומות רבים ובתקופות רבות, אולם מסורות אלה לא הכילו על פי רוב את הספק והביקורתיות, שהם חלק מהותי מהשיטה המדעית. הסיבה שהספק והביקורתיות הם קריטיים עבור התפתחות המדע היא שללא אמצעים אלה אמת ושקר וזיוף מתערבבים זה בזה, והמדע מאבד את האמינות והדיוק שלו.על פי המדע האמפירי "אמת מדעית" היא ממצא של מחקר המבוסס על תצפית וניסוי שניתן לחזור עליו ואושר על-ידי ביקורת עמיתים את עיקרי הולדת המדע מקובל ליחס ליוון העתיקה.
פסאודו-מדע
בשונה מגופי ידע אחרים, המדע מתגבש ומתחדש תדירות בתהליך מתמשך של ביקורת והוספה. אף תאוריה מדעית אינה חסינה בפני ביקורת, והיו תאוריות מרכזיות שנזנחו לאחר שנמצאו תאוריות מוצלחות יותר (האֶתֶר הוא דוגמה קלאסית לתאוריה כזו). ההתקדמות הטכנולוגית של מאות השנים האחרונות, שנובעת כולה מיישומים פרקטיים של תגליות מדעיות, מחזקת את המוניטין שיצאו למדע כשיטה אמינה ומסודרת להשגת תובנות אמיתיות על העולם. ההכרה ביתרונותיה של השיטה המדעית חזקה כל כך עד שאפילו שיטות כמו-דתיות כמו הסיינטולוגיה או "המדע הוֵדי", מכתירות את עצמן בשם "מדע", ויש אנשים שמתנגדים לפילוסופיה המדעית אך מייחסים משקל רב לפסאודו מדע.
ערך המדע
מעבר לשימושים המעשיים המרובים של המדע, יש לו חשיבות גם עבור כל אדם השואף לעמוד על חקר פלאי הטבע.
ערכו של המדע עבור הסקרנות האנושית בא לידי ביטוי בהנאה אינטלקטואלית אותה מפיק האדם המתעניין במדע, הן מתהליך המחקר עצמו והן מלמידת התוצאות של מחקרים קודמים.
לפי רוברט ס. וודוורת' , מסעי החקר של המדענים יכולים לשחרר את האנושות מפחדי שווא ואמונות הבל שהתגבשו בדורות קודמים, על ידי הקנייה של מידע רב ומדויק יותר אודות העולם שבו אנו חיים.
מכיוון שבעזרת יישום תיאוריות מדעיות ומודלים מדעיים המדע מסוגל לכאורה לנבא את העתיד, הוא משמש כלי משמעותי לשיפור והתאמה של האנושות למציאות המשתנה. בהתאם לכך, המדע הוא יכולת פוטנציאלית, אותה יכול האדם להפעיל על מנת לקדם את מטרותיו. לדוגמה: תחום הרפואה מתבסס לרוב על מחקר מדעי. המדע מנסה למצוא את הדרך היעילה ביותר על מנת לצמצם את מחלותיו ופגיעותו של האדם, ובכך לאפשר לרפואה למלא את מטרתה בצורה יעילה יותר. (לצד החקירה המדעית מבוססת הרפואה גם על ניסוי וטעייה).
המדע נחוץ לצורך הכרעה בשאלות מדיניות וכלכליות נכבדות, כמו גם לניהול חייו הפרטיים של האדם.
היסטוריה של המדע
שמאל|ממוזער|250px|אריסטו, הפילוסוף המשפיע והמצוטט ביותר בהיסטוריה, המדען ואיש האשכולות היווני הקדום
שמאל|ממוזער|250px|פסל של גלילאו גליליי, לצד הטלסקופ, בונה דגם של ספרה ארמיליארית. גלילאו היה אחד האנשים החשובים בעיצוב דמותו של המדע בעת החדשה ונחשב בעיני רבים למדען הראשון.
שורשי המדע בתפיסה האריסטוטלית, על פיה קיימת מציאות אובייקטיבית שמתנהלת על פי חוקים, וניתן לחקרה שכן היא ניתנת למדידה על ידי החושים. ראשית ההתפתחות המדעית נעשתה בהמצאת מושגי ההגדרה, התצפית המדעית והמודל המדעי ביוון העתיקה. תפיסות אלו, שאבדו במערב במהלך ימי הביניים, השתמרו ואף זכו לפיתוח באימפריה המוסלמית. פריחת המדע וקבלתו כשיטה התקפה ביותר לביאור הטבע היא התפתחות שהחלה באירופה של תקופת הרנסאנס, עם גיבוש מושגי הניסוי המדעי והמחקר המדעי,המבנה של מהפכות מדעיות וצברה תאוצה בעקבות המהפכה המדעית.
המדע במזרח התיכון הקדום
מחקר, לימוד ותכנון מדעי התקיימו כבר מהאלף הרביעי לפני הספירה. (תקופת הברונזה), המעבר משימוש בנחושת (התקופה הכלכוליתית, כ-4500–3500 לפנה"ס בלבנט) לשימוש בברונזה, שהיא סגסוגת של נחושת ובדיל, היווה בסיס למדע המטלורגיה ופיתוח מכשירים מורכבים. כדוגמה נתייחס למדע הקדום במצרים.
המדע במצרים העתיקה
התקופה הרלוונטית למדע המצרי העתיק היא בעיקר תקופת שושלות הממלכה העתיקה, הממלכה התיכונה והממלכה החדשה, המשתרעות בערך מ-3100 לפנה"ס עד 1070 לפנה"ס.
ענפי המדע החשובים: מתמטיקה: המצרים פיתחו מערכת מספרים עשרונית מתקדמת ויכולת לבצע חישובים מורכבים. הם השתמשו במתמטיקה לצורך מדידות קרקע, חישובי מיסים ובנייה. אסטרונומיה: הם עקבו אחר תנועות גרמי השמיים ופיתחו לוח שנה מדויק המבוסס על 365 ימים. ניווט ימי: המצאת אצטרולב שפותח במאה השנייה לפני הספירה ביוון העתיקה ומבוסס על שילוב של ידע באסטרונומיה, הנדסה, מתמטיקה וגאוגרפיה ונראה שהיה בשימוש כבר בתקופת הברזל (כ-1000 לפני הספירה) רפואה: המצרים העתיקים היו מתקדמים בתחום הרפואה. הם ביצעו ניתוחים, טיפלו בשברים ופיתחו תרופות מצמחים. הנדסה: הפירמידות והמקדשים הם עדות ליכולות ההנדסיות המרשימות שלהם, כולל תכנון מדויק וטכניקות בנייה מתקדמות. כימיה: הם פיתחו שיטות לייצור זכוכית, קוסמטיקה, צבעים ותהליכי חניטה. חקלאות: פיתחו שיטות השקיה מתקדמות וניהול יעיל של שיטפונות הנילוס לטובת החקלאות.ראה גם מצרים העתיקה
בין המדענים המצרים הקדומים החשובים היו אימחותפ (בערך 2650 לפנה"ס): ארכיטקט, רופא וכהן שתכנן את פירמידת המדרגות של ג'וסר. חסי-רע (בערך 2600 לפנה"ס): רופא בכיר בתקופת המלך ג'וסר. אחמס (בערך 1550 לפנה"ס): מתמטיקאי שכתב את פפירוס רינד, מסמך מתמטי חשוב. פיתוח ידע ומדע דומה היה גם בממלכה החתית ובמסופוטמיה.
המדע הפורמלי בתקופה ההלניסטית
תרבות יוון העתיקה הייתה שונה משאר תרבויות העולם הסובב אותה והקודם לה בכמה דברים. ראשית, מבנה האיים וההרים הגבוהים של יוון לא אפשר לה עם התפתחותה החומרית להפוך לממלכה והחברה השבטית שבה הפכה לחברה המאוגדת בעירות "פוליס" דמוקרטיות עצמאיות שבהן כל אדם יכול להעלות כל השערה בכל עניין, בעניין פוליטי ובענייני מבנה היקום וחוקיותו. שנית, השכבה היודעת קרוא וכתוב ביוון הייתה שכבה של סוחרים פרקטיים ויודעי חשבון ולא של קליגרפים. שלישית, ההישענות על מסחר הביא את היוונים להכיר תחום רחב יותר מהעולם ולהכיר תרבויות ודעות מגוונות.
שתי שיטות פילוסופיות התפתחו במקביל ביוון ההלניסטית (323 עד 123 לפני הספירה). האסקולה הסטואית – שפיתחה קוסמולוגיה המונעת על-ידי כוח יוצר – השגחה עליונה שמרכזה האש על פי התפיסה הראקליאנית שמבכרת תפיסה אינטואיטיבית על פני היקשים לוגיים והתבססה על משנתו של אפלטון, ולעומתה השיטה של תצפית ובחינתה הלוגית שהתבססה על משנתו של אריסטו ופותחה בהמשך על-ידי אפיקורוס ודמוקריטוס לשיטה מטריאליסטית שמהווה למעשה את הבסיס למדע הפורמלי. ניסוח תיאוריה שאינה מסתמכת על ניסויים אלא על ניתוח לוגי של תצפיות. בספרו המונומנטלי "על טבע היקום" של טיטוס לוקרטיוס טאורוס (חי ברומא 65–95 לפנ"הס) שהיה מתלמידיו של אפיקורוס, הוא מנתח תופעות טבע, שאנו מכירים היום בשמות הכבידה, האטום והמולקולה, האנרגיה והחומר, בעזרת השיטה הדדוקטיבית. לוקריציוס עם כל הערצתו למדע, לא ראה את המדע כמטרה בפני עצמה אלא כאמצעי ל"השגת האושר העליון". פיתוח המתמטיקה והגאומטריה ביוון העתיקה על-ידי פיתגורס ותלמידיו (כ-500 לפנ"הס) וארכימדס במצרים מהווה למעשה תחילת המדע הפורמלי, הבנוי כולו על ההקשר הלוגי שבין העובדות ולא על חקירתן. שורשי המדע בתפיסה האריסטוטלית, על פיה קיימת מציאות אובייקטיבית שמתנהלת על פי חוקים, וניתן לחקרה שכן היא ניתנת למדידה על ידי החושים. ראשית ההתפתחות המדעית נעשתה בהמצאת מושגי ההגדרה, התצפית המדעית והמודל המדעי ביוון העתיקה.
עם ההכרזת הדת הנוצרית ברומא (בשנת 393) נבלם המחקר המבוסס על חשיבה ליברלית לוגית ומרבית הכתבים המבארים את הטבע והאדם שאינם תואמים לדוגמה הנוצרית ברומא הושמדו.
תור הזהב של המדע בתקופת האסלאם
תחילתה של הפילוסופיה המוסלמית קשורה למפעל התרגום של חיבורים פילוסופים מיוונית לערבית בבגדד בתקופת השושלת העבאסית (המאה ה-8 עד המאה ה-10), והתבססו בעיקר על האסקולה האריסטוטלית מחד והזרם הניאואפלטוני מאידך. מייסד המפעל היה עבד – אללה אבן אל מוקפע (חי בשנת 750)שתרגם גם מקורות הודים ויהודים. הפילוסופיה האריסטוטלית יחד עם לימוד מדעי המתמטיקה קודמו עלי-די אבו יוסוף אל קנדי (חי בשנת 830), שהיווה אחד היסודות בהקמת הזרם האיסמעילי באסלאם שיעי. שיאה של ההגות והמדע הפורמלי הגיע באל-אנדלוס במאה ה-10 וה-11, בהובלת אבו עלי אבן סינא והגיע לשיאה ביצירתו של מוחמד אבן רשד (1190), בוויכוח נוקב בין הפילוסופיה המוסלמית הפונדמנטליסטית הטוענתשכל מעשה נקבע מראש "העולמא", לבין הפילוסופיה הליברלית המבוססת על תבונת האדם הרצוינלי "המועתזילה ". בתקופה זאת גם צמחה גם הפילוסופיה והמחקר הפורמלי היהודי. בין החשובים שבפילוסופים החוקרים היהודים היו יצחק בן שלמה הישראלי שכתב את ספר היצירה סעדיה גאון, משה אבן עזרא, יהודה הלוי ובהמשך גם הרמב"ם. התרבות הליברלית של בית אומעייה ובית עבאס באנדלוס, המשיכה בתקופה הממלוכית (במאה ה-13) במצרים והלבנט והתנוונה עם עליית העות'מאנים כאשר העולמא השתלטה על הפילוסופיה המוסלמית הסונית.
המדע בסין העתיקה
תקופות עיקריות: שושלת האן (202 לפנה"ס – 220 לספירה): תקופת פריחה מדעית משמעותית. שושלת טאנג (618–907): תקופה של חדשנות טכנולוגית. שושלת סונג (960–1279): תקופת שיא במדע ובטכנולוגיה הסינית.
מרכזי המחקר החשובים היו: צ'אנגאן (שיאן המודרנית): בירת שושלות רבות ומרכז מדעי חשוב. קאיפנג: בירת שושלת סונג הצפונית ומוקד פעילות מדעית. האנגג'ואו: בירת שושלת סונג הדרומית.
המדענים החשובים: ז'אנג הנג (78–139 לספירה): אסטרונום, מתמטיקאי וממציא הסיסמוגרף. שן קואו (1031–1095): מדען רב-תחומי, כתב על גאולוגיה, אסטרונומיה ורפואה. צאי לון (50–121 לספירה): המציא את הנייר המודרני. סו סונג (1020–1101): בנה שעון אסטרונומי מכני מתוחכם. בי שנג (990–1051 בערך): המציא את הדפוס.
תחומי מחקר עיקריים: אסטרונומיה: תצפיות כוכבים, חיזוי ליקויים, פיתוח לוחות שנה. מתמטיקה: פיתוח שיטות אלגבריות, גאומטריה. רפואה: אבחון, צמחי מרפא, דיקור. כימיה: אלכימיה, מטלורגיה. הנדסה: בניית כלים, מכונות ומבנים מורכבים.
המדע הסיני העתיק היה מבוסס על פילוסופיה ותפיסת עולם שונה מהמדע המערבי המודרני, עם דגש על הרמוניה בין האדם לטבע ותפיסה הוליסטית של העולם.
המדע באירופה
פריחת המדע וקבלתו כשיטה התקפה ביותר לביאור הטבע היא התפתחות שהחלה באירופה של תקופת הרנסאנס, עם גיבוש מושגי הניסוי המדעי והמחקר המדעי, וצברה תאוצה בעקבות המהפכה המדעית.
לא בכל תרבות מתפתח מדע. מסורות של איסוף ידע והעברתו מדור לדור התפתחו במקומות רבים ובתקופות רבות, אולם מסורות אלה לא הכילו על פי רוב את הספק והביקורתיות, שהם חלק מהותי מהשיטה המדעית. הסיבה שהספק והביקורתיות הם קריטיים עבור התפתחות המדע היא שללא אמצעים אלה אמיתות ושקרים וזיופים מתערבבים זה בזה, והמדע מאבד את האמינות והדיוק שלו.
ימי הביניים באירופה
תקופה שנמשכה בערך מהמאה ה-5 עד המאה ה-15 לספירה, הייתה תקופה מורכבת מבחינת התפתחות המדע. בעוד שלעיתים תקופה זו מתוארת כ"תקופה חשוכה" למעשה היו בה התפתחויות מדעיות משמעותיות. הכנסייה הקתולית הייתה גורם משמעותי בשימור ופיתוח הידע המדעי, בעיקר דרך המנזרים והאוניברסיטאות. השפעה משמעותית הגיעה מהעולם המוסלמי, שבו התקיים "תור הזהב" של המדע במהלך חלק מתקופה זו. אלא שהקנאות הדתית הקתולית מנעה פיתוח חשיבה עצמאית שאיננה תומכת בדוגמה הנוצרית. בסוף ימי הביניים, התחילה להתפתח גישה יותר אמפירית למדע, שהובילה בסופו של דבר למהפכה המדעית המודרנית.
החוקרים בתחילת ימי הביניים היו ברובם גם כמרים ופילוסופים. החשובים שבהם: אלברטוס מגנוס 1200–1280) תאולוג ופילוסוף גרמני שתרם רבות לתחומי הלוגיקה, הפיזיקה, הביולוגיה והכימיה. רוג'ר בייקון (1214–1294) נזיר ופילוסוף אנגלי נחשב לאחד מחלוצי השיטה המדעית המודרנית. עסק באופטיקה, אסטרונומיה וכימיה. אדלרד מבאת' (1080–1152) מתמטיקאי ואסטרונום אנגלי תרגם עבודות מדעיות חשובות מערבית ללטינית. הילדגרד מבינגן (1098–1179) נזירה גרמנייה שתרמה לתחומי הרפואה והמדעים הטבעיים. ג'ון מסקרברו (1175–1245) פילוסוף ורופא אנגלי תרם רבות לתחום הרפואה והאנטומיה.
סוף ימי הביניים ותחילת תקופת הרנסאנס
תקופה זו מהווה תקופת מעבר חשובה בהתפתחות המדע המודרני עדיין תחת שליטתה של הכנסייה והאינקוויזיציה. כדוגמה כמה מדענים אירופאים חשובים מהמאות ה-14 עד ה-16. ניקולאוס קופרניקוס (1473–1543) אסטרונום פולני פיתח את המודל ההליוצנטרי של מערכת השמש, אלא שפרסום עבודתו נתקל בהתנגדות עיקשת של הכנסייה הקתולית – שממש בזמן זה הייתה שקועה במלחמה בפרוטסטנטיות, (מלחמות הדת 1517–1648) וחששה שההוכחה שהארץ סובבת סביב השמש תשרת את אויביה. גלילאו גליליי (1564–1642) מדען איטלקי שנחשב לאבי המדע המודרני בתרומותיו לאסטרונומיה, פיזיקה ומתמטיקה שהצליח לשבור את החרם של הכנסייה על התאוריה ההליוצנטרית של קופרניקוס וכך פרץ את מחסום ההתנגדות למדע המודרני המבוסס על הוכחות אמפיריות לתאוריות המבוססות על ניסויים ותצפיות. אנדריאס וסליוס (1514–1564) רופא ואנטומיסט בלגי נחשב לאבי האנטומיה המודרנית. פרצלסוס (1493–1541) רופא ואלכימאי שווייצרי חלוץ בתחום הרפואה והכימיה. אמברואז פארה (1510–1590) כירורג צרפתי נחשב לאבי הכירורגיה המודרנית. לאונרדו דה וינצ'י (1452–1519) אמן ומדען איטלקי תרומות רבות לאנטומיה, הנדסה ומדעים נוספים. יוהנס קפלר (1571–1630) אסטרונום ומתמטיקאי גרמני פיתח את חוקי התנועה הפלנטרית. ויליאם גילברט (1544–1603) רופא ופיזיקאי אנגלי מחקר פורץ דרך בתחום המגנטיות.
המהפכה המדעית
המהפכה המדעית באירופה, שהתרחשה בערך בין המאות ה-16 וה-18, הייתה תקופה של התקדמות מדעית משמעותית ושינוי בתפיסת העולם. להלן סקירה של תגליות חשובות ומדענים מובילים מתקופה זו: חוקי התנועה והכבידה של ניוטון. מחזור הדם. חוקי קפלר לתנועת כוכבי הלכת. תאוריית הגזים – חוק בויל-מריוט. המצאת המיקרוסקופ והטלסקופ. גילוי תאים ביולוגיים ומיקרואורגניזמים. פיתוח החשבון האינפיניטסימלי ועוד.
המהפכה המדעית התאפיינה בשינויים מהותיים: אימוץ השיטה המדעית המבוססת על תצפיות, ניסויים והסקת מסקנות. שימוש גובר במתמטיקה לתיאור תופעות טבע. התפתחות מכשירים מדעיים חדשים. שינוי בתפיסת העולם מאריסטוטלית לניוטונית. הקמת אקדמיות ואגודות מדעיות. תקופה זו הניחה את היסודות למדע המודרני והשפיעה עמוקות על החברה והתרבות באירופה.
המדענים החשובים: גלילאו גליליי (1564–1642): ביצע תצפיות אסטרונומיות מהפכניות ופיתוח חוקי התנועה. יוהנס קפלר (1571–1630): ניסח את חוקי תנועת כוכבי הלכת וחוקי פיזיקה ומתמטיקה. אייזק ניוטון (1643–1727): פיתח חוקי התנועה והכבידה והמציא את החשבון האינפיניטסימלי. רוברט בויל (1627–1691): אבי הכימיה המודרנית, ניסח את חוק בויל. אנטוני ואן לוונהוק (1632–1723): פיתח מיקרוסקופים משוכללים, גילה מיקרואורגניזמים. ויליאם הארווי (1578–1657): גילה את מחזור הדם. רנה דקארט (1596–1650): פילוסוף ומתמטיקאי, תרם לפיתוח הגאומטריה האנליטית. בלז פסקל (1623–1662): תרומות בתחומי המתמטיקה והפיזיקה, כולל חוק פסקל בהידרוסטטיקה. רוברט הוק (1635–1703): המציא את המיקרוסקופ המורכב וערך תצפיות על תאים ביולוגיים, וחקר בתחום האופטיקה והאסטרונומיה.
התפתחות המדע המודרני הקלסי (המאות 18–19)
תקופה זו הייתה המשך ישיר של המהפכה המדעית והתאפיינה בהתקדמות משמעותית במגוון תחומים מדעיים.
פיזיקה: פיתוח תורת האלקטרומגנטיות, חוקי התרמודינמיקה, תורת הגלים.
כימיה: גילוי יסודות כימיים רבים, הטבלה המחזורית של מנדלייב, תורת האטום המודרנית
ביולוגיה: תורת האבולוציה של דרווין, התפתחות המיקרוביולוגיה, גילוי תהליך הפוטוסינתזה.
גאולוגיה: תאוריית הטקטוניקה של הלוחות, הבנת תהליכי היווצרות כדור הארץ.
מתמטיקה: התפתחות האנליזה המתמטית, פיתוח הסטטיסטיקה המודרנית.
אסטרונומיה: גילוי כוכבי לכת חדשים וגלקסיות, פיתוח הספקטרוסקופיה האסטרונומית
מדענים בולטים: מייקל פאראדיי (1791–1867): תרומה מכרעת להבנה ושימוש של אלקטרומגנטיות. ג'יימס קלרק מקסוול (1831–1879): איחוד החשמל והמגנטיות לתיאוריה אחת. צ'ארלס דרווין (1809–1882): תורת האבולוציה באמצעות ברירה טבעית. לואי פסטר (1822–1895): אבי המיקרוביולוגיה המודרנית והאימונולוגה. דמיטרי מנדלייב (1834–1907): יצירת הטבלה המחזורית של היסודות. אנטואן לבואזיה (1743–1794): אבי הכימיה המודרנית. קרל פרידריך גאוס (1777–1855): תרומות מהפכניות במתמטיקה. ג'ון דלטון (1766–1844): פיתוח התיאוריה האטומית המודרנית. אלכסנדר פון הומבולדט (1769–1859): חלוץ בתחום הגאוגרפיה והאקולוגיה.
המדע במאה השנים האחרונות
בין מדע וטכנולוגיה
מדע: תחום העוסק בחקר שיטתי של העולם הטבעי באמצעות תצפיות, ניסויים, והסקת מסקנות. מטרתו להבין ולהסביר תופעות טבעיות.
טכנולוגיה: יישום מעשי של ידע מדעי לפתרון בעיות או ליצירת מוצרים ושירותים שימושיים.
במהלך 100 השנים האחרונות המדע שינה פנים. תאוריות שהיו מבוססות מאות שנים נפלו ופינו מקומן לראיה חדשה של הסובב והמסובב (הפעולה והתוצאה) בכל שטחי החיים ויצרו תרבות אנושית חדשה בכל ההיבטים:
מצד אחד אמנם התהליך של המחקר המדעי נצמד עכשיו לתהליך של הוכחות המבוססות על תצפיות וניסויים מבוקרים, של שיתופי פעולה בין-לאומיים, על הסכמות בין-לאומיות על אתיקה מדעית אבל גם על פתיחות חדשה לשינוי בתפיסות הבסיסיות של המדעים: מאידך תוצרי המחקר המדעי הוגדרו כנכס המוגן בפטנטים וכך הפך המחקר המדעי לכוח פוליטי וכלכלי. בנוסף למחקר המדעי מתפתחת תחרות על מחקר ופיתוח טכנולוגי שאיננו במסגרת הגדרת המחקר המדעי הקלסי. חברות מחקר ופיתוח שאינן מבוקרות ואינן חייבות בפרסום תוצאות המחקר מחליפות בהדרגה את האוניברסיטאות ומוסדות המחקר הציבורי. תהליך זה השפיע על הכלכלה והתרבות האנושית אף יותר מהמדע הממוסד והמוגדר כמדע אמפירי. הגבולות בין המדעים (דיסיפלינות) המוכרות מיטשטשים והתמונה התלת-ממדית של שילוב פיזיקה, אסטרונומיה כימיה, ביולוגיה וגאולוגיה הולכת ומתבהרת במערכת משוואות מתימטיות חדשות.
החידושים העיקריים במדע – ההישגים הטכנולוגיים נגזרים מהם
פיזיקה
הפיזיקה חרגה מגבולות הפלנטה שלנו למרחבי התבל. תורת הקוונטים שמחברת את הפיזיקה לכימיה ותורת היחסות הכללית והפרטית הפכו על פניה את הפיזיקה הניוטינית המוכרת, אבל גם הן משתנות ותיאוריות חדשות, המבוססות על גילוי חלקיקים תת-אטומיים חדשים כמו קווארקים וחלקיקי ביזון, חומר ואנטי-חומר, זיהוי הכח החזק, הכוח החלש והכבידה, זהות של אנרגיה וחומר, הבנה חדשה של החלל – מדעי החלל – היווצרות החומר כתופעה אנרגטית חד פעמית והוכחת קרינת הרקע ו"התפשטות החלל", זיהוי החומר האפל, ופיתוח תאוריית המיתרים, הבנת היווצרות ומוות של גלקסיות, גילוי חורים שחורים והכוחות הפועלים בהם באמצעות טלסקופים המשוטטים מעבר לאטמוספירה, וקליטת קרינות רדיו אור ואנרגיה ממרחבי החלל הרחוק תורמים להבנתנו על מקור והיווצרות היקום. מחקר ושליטה על האנרגיה האטומית לטוב ולרע, והיתכנות של הפקת אנרגיה מהתכה אטומית. גילוי הרזוננס האלקטרוני, שאפשר יצירת טכנולוגיות חדשות כמו MRI (NMR) ומוליכות-על.
מדענים מובילים בתחום הפיזיקה: אלברט איינשטיין (1879–1955) הישגים עיקריים: תורת היחסות הפרטית והכללית, הסבר האפקט הפוטואלקטרי. נילס בוהר (1885–1962) הישגים עיקריים: מודל האטום של בוהר, תרומות למכניקת הקוונטים. ריצ'רד פיינמן (1918–1988) הישגים עיקריים: אלקטרודינמיקה קוונטית, דיאגרמות פיינמן. סטיבן הוקינג (1942–2018) הישגים עיקריים: תיאוריות על חורים שחורים, קוסמולוגיה. פיטר היגס (1929–2024) הישגים עיקריים: תאוריית מנגנון היגס, חלקיק היגס. קרלו רוביה וסימון ואן דר מיר קיבלו פרס נובל ב-1989 על גילוי הכח החלש.
מדענים מובילים בתחום האסטרונומיה והקוסמולוגיה: אדווין האבל (1889–1953) הישגים עיקריים: גילוי התפשטות היקום, סיווג גלקסיות. ג'ורג' גאמוב (1904–1968) הישגים עיקריים: תאוריית המפץ הגדול, הסבר לסינתזת היסודות הקלים. סוברהמניאן צ'נדראסקאר (1910–1995) הישגים עיקריים: מחקר על מבנה וההתפתחות של כוכבים, גבול צ'נדראסקאר. ורה רובין (1928–2016) הישגים עיקריים: גילוי החומר האפל, מחקר על תנועת גלקסיות. סטיבן ויינברג (1933–2021) הישגים עיקריים: תרומות לתאוריית האיחוד האלקטרו-חלש, המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים.
ביולוגיה
ביולוגיה היא מדע שבעבר התרכז בתצפיות, מיון ולימוד מערכות החיים, הכרה רחבה וחקירת מודלים של תורת האבולוציה – המסבירה את התפתחות עולם החי. כיום מדע זה ממוין לסדרה של מדעים המחולקים בין הכימיה והפיזיקה כמו ביוכימיה, החוקרת מבנה ותפקוד של מולקולות האופייניות לחי, כמו חלבונים, אנזימים, ונוקליאוטידים. פיזיולוגיה היא מדע העוסק בחקר התפקוד המכני, הפיזי והביוכימי של גופם של יצורים חיים. אנטומיה – מדע העוסק במכניקה ובמבנה איברים בבעלי חיים ומיקומם בגוף. אנדוקרינולוגיה – חוקרת את מערכות ההורמונים והבלוטות המפרישות אותם ותפקודם, וירולוגיה ומיקרוביולוגיה חוקרים מיקרואורגניזמים (חד תאיים, חיידקים, פטריות) המועילים והפתוגנים ווירוסים ומהווה בסיס להצלחת המאבק האנושי במחלות.
מדענים מובילים בתחום: ג'יימס ווטסון (נולד ב-1928) הישגים עיקריים: גילוי מבנה ה-DNA (יחד עם קריק ופרנקלין). פרנסיס קריק (1916–2004) הישגים עיקריים: גילוי מבנה ה-DNA, הקוד הגנטי והגנים. הגדרת הדוגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית: רוזלינד פרנקלין (1920–1958) הישגים עיקריים: זיהתה לראשונה את המבנה הסלילי של הכרומוזום ה-DNA בעזרת קריסטלוגרפיית רנטגן של DNA חלוצה בגילוי המבנה המולקולרי של חלבונים. ברברה מקלינטוק (1902–1992) הישגים עיקריים: גילוי אלמנטים גנטיים ניידים (טרנספוזונים). קרייג ונטר (נולד ב-1946) הישגים עיקריים: ריצוף הגנום האנושי, יצירת תא סינתטי.
רפואה
הכחדת המגפות הבקטריאליות עם גילוי האנטיביוטיקה והמגפות הויראליות עם פיתוח החיסון. ניצול גילוי מבנה ה־DNA וה-RNA להבנת המבנה והתפקוד של התורשה, קריאת הצופן הגנטי המאפשרת זיהוי וטיפול במחלות גנטיות. פיתוח שיטות שכפול DNA ואיבחון כמו PCR. שימוש בשיטות חדישות המאפשרות זיהוי ובדיקה של פגיעה תוך גופית באמצעות מערכות הדמיה, השתלת איברים ושימוש בתאים עובריים, חקירה ולימוד של מבנה ותפקוד המח והמערכות האנדוקריניות אפשרו פיתוח תרופות והתאמת טיפול גם למחלות והפרעות התנהגותיות ולפיתוח תרופות מאריכות חיים. פיתוח שיטות כירורגיות חדשות בשילוב עם רובוטיקה ומחשוב מתקדם.
מדענים מובילים בתחום: אלכסנדר פלמינג (1881–1955) הישגים עיקריים: גילוי הפניצילין. יונה סאלק (1914–1995) הישגים עיקריים: פיתוח החיסון הראשון נגד שיתוק ילדים (פוליו) וירג'יניה אפגאר (1909–1974) הישגים עיקריים: פיתוח מדד אפגר להערכת מצב היילוד מיד לאחר הלידה: כריסטיאן בארנרד (1922–2001) הישגים עיקריים: ביצוע השתלת הלב הראשונה בעולם. מקור: פרנסיס קולינס (נולד ב-1950) הישגים עיקריים: הובלת פרויקט הגנום האנושי, גילוי גנים למחלות גנטיות.
מדעי כדור הארץ
שילוב של אקולוגיה וגאולוגיה-תאוריית הלוחות הטקטוניים המרכיבים את היבשות, חקירת הקשר בין תנאי הסביבה והחי והצומח וחקירת מנגנוני שינויי האקלים לצורך פיתוח מודלים אקלימיים מתקדמים. גילויים בתחום האוקיינוגרפיה. שילוב מדע הביולוגיה בחקר השפעת השינויים האקלימיים והמורפולוגים על האבולוציה. חקירת הקשר בין זיהום הסביבה והאטמוספירה לבין האקלים ותנאי החיים.
מדענים מובילים בתחום: אלפרד וגנר (1880–1930) הישגים עיקריים: תאוריית תזוזת היבשות. צ'ארלס דייוויד קילינג (1928–2005) הישגים עיקריים: מדידות ארוכות טווח של ריכוז CO2 באטמוספירה (עקומת קילינג) סילביה ארל (נולדה ב-1935) הישגים עיקריים: חקר מעמקי האוקיינוס, גילוי מערכות אקולוגיות ימיות עמוקות. ולדימיר ורנדסקי (1863–1945) הישגים עיקריים: פיתוח מושג הביוספירה, יסודות הגיאוכימיה.
כימיה
מדע הכימיה המודרני כולל כימיה אנליטית, כימיה אורגנית, ביוכימיה וכימיה פיסקלית. הקשר בין כימיה, ביולוגיה, פיזיקה וגאולוגיה מקיים את השילוב בין המדעים. הכלת תורת הקוונטים על מבנה החומר והתהליכים הכימיים מחברת את הכימיה לפיזיקה. הגדרה ובידוד האיזוטופים של היסודות ושימוש בהם במגוון רחב של טכנולוגיות בכללן גם פיתוח מקור לאנרגיה חדשה וגם לשימוש בנשק הגרעיני. פיתוח הכימיה האורגנית והמצאת הפולימרים כמו הפלסטיק המשמשים כיום מרכיב מרכזי ביצור אריזות, כלים, ציוד ומכונות שהחליפו למעשה שימוש במתכות ובחומרים טבעיים. פיתוח תרכובות חדישות המבוססות על ננו-חלקיקים בעלי תכונות של חוזק, משקל ומוליכות משופרים, פיתוח תהליכי עיבוד מתכות באמצעות פלסמה, ותהליכים כימיים חדשים בייצור ושימור מזון, פיתוח תהליכים אלקטרוכימיים ליצירת סוללות קטנות ועוצמתיות המשמשות כבר כתחליף למקור אנרגיה למנועים, פיתוח מוליכים למחצה ליצירת לוחות סולאריים ותהליכים ליצירת שבבים למערכות אלקטרוניות. פיתוח טכנולוגיות הדפסה וכימיה של הצילום, מהדפסת צבע ועד עד לטכנולוגיית הדפסת רקמות.
מדענים מובילים בתחום: לינוס פאולינג (1901–1994) הישגים עיקריים: מחקר על הקשר הכימי, גילוי מבנה החלבונים. רוזלין זוסמן יאלו (1921–2011) הישגים עיקריים: פיתוח שיטת הרדיואימונואסיי (שיטה לדיאגנוזה באימונולוגיה). דורותי קרופוט הודג'קין (1910–1994) הישגים עיקריים: פיתוח קריסטלוגרפיית רנטגן של ביומולקולות. פרדריק סנגר (1918–2013) הישגים עיקריים: שיטות לקביעת רצף חלבונים ו-DNA. מארי קירי (1867–1934) הישגים עיקריים: גילוי הרדיואקטיביות, גילוי היסודות רדיום ופולוניום.
אלקטרוניקה ומדעי המחשב
מדע יישומי חדש שמחבר טכנולוגיה, פיזיקה וכימיה – שהביא להמצאות כמו רדיו, טלוויזיה, מערכות תקשורת אלחוטית, שימוש באנרגיית קרני לייזר, פיתוח המחשב מכלי עזר לחישובים למערכות מידע, שליטה, תקשורת סלולרית ועד לפיתוח מכונית אוטונומית ומחשבי-על. מערכות אלה משולבות באורחות החיים ומשפיעות על ההתנהגות האנושית בעשרות השנים האחרונות.
מדענים חשובים בתחום: אלן טיורינג (1912–1954) הישגים עיקריים: מכונת טיורינג, מבחן טיורינג, יסודות מדעי המחשב. קלוד שאנון (1916–2001) הישגים עיקריים: תורת האינפורמציה, יסודות התקשורת הדיגיטלית. ג'ון פון נוימן (1903–1957) הישגים עיקריים: ארכיטקטורת פון נוימן למחשבים, תורת המשחקים. דונלד קנות' (נולד ב-1938) הישגים עיקריים: פיתוח אלגוריתמים מתקדמים. גרייס הופר (1906–1992) הישגים עיקריים: פיתוח הקומפיילר הראשון, תרומות לשפת התכנות COBOL.
שינויים בתפיסת המושג "מדע" במהלך ההיסטוריה
משמעותו המקובלת של המושג "מדע" השתנתה עם השנים, ובתקופות רבות הייתה שנויה במחלוקת. דוגמאות לשינויים בתפיסת המדע: המדע בין תקופתו של אריסטו לבין המאה ה-16 הסתמך כמעט ורק על תצפית. עד להופעת הפילוסופים מזרם האמפיריציזם, ניסוי מדעי היה כמעט זר לעיסוק המדעי. בימינו נחשב הניסוי המדעי לאבן הפינה של המדע ודיסציפלינה מדעית שמתקשה בעריכת ניסויים נחשבת לדיסציפלינה נחותה. לשימוש בניסויים שתי השלכות משמעותיות שונות על המדע. האחת – חיפוש ודיוק של המדע באופן מכוון, עם אפשרות לבדיקה של פרטים ספציפיים. השנייה – בחינת השערות חדשות על ידי הצעת ניסוי מתאים ובדיקה, מה שמאפשר סינון טעויות. היו תקופות בהן טיעונים מתחום המטאפיזיקה היו קבילים במדע. לאחר הופעת האמפיריציזם המדע נשען על לוגיקה, שכל ישר ומסורת מחקר בלבד. טיעונים מיסטיים ומטאפיזיים אינם נחשבים חלק מהשיטה המדעית. ההתייחסות לתוצאות חקירה מדעית כאל עובדות מוכחות בהכרח השתנתה עם השנים. המשמעות המקובלת של חוקי הפיזיקה הניוטונית השתנתה בעקבות קבלת תורתו של אלברט איינשטיין. אולם, אחרי איינשטיין עבודתם של. ריצ'רד פיינמן (1918–1988) הישגים עיקריים: אלקטרודינמיקה קוונטית, דיאגרמות פיינמן. סטיבן הוקינג (1942–2018) הישגים עיקריים: תיאוריות על חורים שחורים, קוסמולוגיה. פיטר היגס (1929–2024) הישגים עיקריים: תאוריית מנגנון היגס, חלקיק היגס. קרלו רוביה וסימון ואן דר מיר קיבלו פרס נובל ב-1989 על גילוי הכח החלש. נתפסה כניסוח עקרונות קרובים יותר למציאות מאלה שנוסחו לפניהם וגילוי האמת המדעית אינו נתפס כדבר הנמצא ביכולתם..
תחומי המדע
חלוקת המדע לתחומים נשענת הן על דמיון בין סוג המידע הנחקר בדיסציפלינות השונות והן על נסיבות פרקטיות.
שלושת תחומי המדע בחלוקה המודרנית הם מדעי הטבע, מדעי החברה/מדעי הרוח (עוסקים באופן מהותי באדם, ובחברה) והמדעים הפורמליים.
מסיבות פרקטיות, נוטים לפצל פקולטות של מדעי הטבע למדעים מדויקים, מדעי החיים ומדעי הבריאות. מסיבות כאלו המתמטיקאים יושבים בפקולטות למדעי הטבע ואילו הסטטיסטיקאים בפקולטות למדעי החברה ובבתי הספר לבריאות הציבור, אך לא בפקולטות למדעי הטבע המדויקים או מדעי החיים.
חלק מהחלוקה המסורתית של דיסציפלינות לתת דיסציפלינות חדלה להיות בשימוש או ששינתה את משמעותה. לדוגמה, בעבר רק המיקרוביולוגיה עסקה בחקר אורגניזמים מיקרוסקופיים ובימינו עוסקים בכך מרבית ענפי הביולוגיה. בימינו מקובל, למשל, שגנטיקאי יחקור חיידקים, בדומה למיקרוביולוג.
גישות שונות בהכללת תחומים ב"מדע"
יש המצמצמים את משמעותו של המושג "מדע" למדעי הטבע בלבד, או אפילו למדעי הטבע המדויקים המתבססים על התצפית בעלת מדידה מדויקת והן על ניסוי מעבדתי. לעומתם יש הכוללים במושג גם פעילויות מתחום מדעי החברה המתבססות על תצפית ובחינה סטטיסטית. גם אם המדידות בהם פחות מדויקות או אפילו את אלה מהם שמכילים רק תצפיות ולא ניסויים. יש גם הטוענים כי במשמעות הרחבה כולל המושג "מדע" כל פעילות חקר אנושית, כולל זו הנכללת במדעי הרוח.
יש המחשיבים את המתמטיקה למדע, אף שהיא אינה על הגדרת המדע האמפירי המבוסס על תצפית וניסוי. המתמטיקה היא שיטה לוגית אחידה המחברת תצפיות לתוצאות ניסויים ולתאוריה המסבירה אותם. אחרים טוענים שהיא ענף של הלוגיקה.
ישנם גם ויכוחים לגבי שיוכן של תת-דיסציפלינות אל המדע. למשל, על השאלה האם הפסיכואנליזה היא מדע, יש ויכוח גם בין הפסיכולוגים. ויכוחים אלה נובעים מהשאלות: מהי הוכחה מדעית קבילה? ומהי שאלה שניתן לענות עליה באמצעים מדעיים? בספרו המבנה של מהפכות מדעיות מסביר תומאס קון כי בשטחי מדע שונים יש אילוצים שונים ופשרות שונות בתחום העקרונות המדעיים. הוא מסביר, לדוגמה, שהציבור לוחץ על האקדמיה לחקור את תחום הפסיכולוגיה אבל לא יכול לצפות מהאקדמיה שחקירה זו תעמוד בקריטריונים המחמירים של מחקר הפיזיקה.
השיטה המדעית
הליבה של החשיבה המדעית היא היכולת לתאם ולקשר בין התאוריה לבין המציאות העובדתית. בהתאם לכך, השיטה המדעית כוללת עקרונות ותהליכים לאיסוף, אימות וניתוח של הנתונים, לעריכה מבוקרת של ניסויים ולביקורת עמיתים על מסקנות המחקר.
בעוד שהמתמטיקה והפילוסופיה הם יצירי רוחו של האדם, המדע האמפירי מושג באמצעות תהליך שיטתי של תצפית, השערה, ניסוי והסקת מסקנות אובייקטיבית, ושואף להגיע להסברים נרחבים וכוללניים ככל האפשר.
תאוריה מדעית
תאוריה מדעית היא גוף ידע בו עוסקת קהילה חוקרת והוא מכיל הגדרות אחידות, טענות על הקשרים בין המושגים המוגדרים בו ודרכי הוכחה או הפרכה לטענות אלה. דרכי ההוכחה וההפרכה הן מתחום הניסוי התצפית וההישענות על תאוריות מתחום מדעי הנחשב בסיסי יותר. ההבדל בין הרבה מדעים הוא בדרכי עריכת ניסוי ותצפית הקבילים באותו מדע. למשל, באפידמיולוגיה יש תצפיות הנעשות על ידי ריאיון עם אנשים שחלו (בניגוד לרבים ממדעי הטבע) ובביהביוריזם ריאיון אינו תצפית מקובלת (בניגוד לרבים ממדעי החברה).
הטענות על הקשרים בין המושגים המוגדרים נחלקות לשני סוגים: טענות שכבר הוכחו, טענות שיהיה אפשר להוכיח או להפריך בעתיד וטענות בסיסיות שאותן אי אפשר להפריך או לאשש, בדומה לטענות מתמטיות שעשויות להפוך למשפטים מתמטיים. טענות שכבר הופרכו אינן חלק מהתאוריה המדעית ועל מעמדן של טענות שספק אם אפשר להוכיח או להפריך יש ויכוח.
דרישה נוספת מתאוריה מדעית היא שלא תסתור תאוריות מדעיות מקובלות אחרות, במיוחד לא כאלה הנחשבות לעוסקות במושגים "בסיסיים" יותר מאלה של התאוריה עצמה. למשל, מצב בו תאוריה בביולוגיה סותרת תאוריות אחרות בביולוגיה הוא מצב מאוד לא רצוי, שעל פי רוב הוא זמני (כמו הוויכוח בין חסידי מערכת החיסון התאית והנוגדנית שהסתבר שאין סתירה בין דבריהם). מצב בו תאוריה בביולוגיה סותרת תאוריה בכימיה הנתפסת כמדע "בסיסי" יותר הוא מצב לא נסבל.
הפיזיקה נחשבת למדע ה"בסיסי" והמדויק ביותר, והיא משמשת דוגמה לשיטה מדעית עבור שאר המדענים. תאוריה מדעית תשאף על פי רוב להכיל ניסויים בעלי מדידות העומדות בדרישות המחמירות של הפיזיקה ואחידות הגדרות עם הפיזיקאים. עמידה בדרישות אלה אינה פשוטה ומרבית המדעים מתקדמים בהדרגה לעבר דיוק ואחידות. ישנם מדעים, כמו הכימיה, שיש להם אקדמית לשון משלהם שדואגת לאחידות ההגדרות.
מהלך חקירה מדעית טיפוסית
חקירה
הליך פרסום התוצאות
כאשר חקירה מדעית מפיקה תוצאות שיש מה ללמוד מהן, שואף המדען לפרסם תוצאות אלה. כלי הפרסום העיקרי לתוצאות חקירות מדעיות הוא מאמר מדעי הנעזר בביקורת העמיתים. מאמרים כאלה מתפרסמים בכתבי עת מקצועיים המיועדים לכך. כתבי עת אלו מגיעים אל ספריות מדעיות ואנשי מדע המנויים עליהם בין אם כחוברות נייר ובין אם בגרסתם האלקטרונית. תקצירי המאמרים מופיעים במאגרי מידע מדעיים.
כתבי העת השונים מיועדים, על פי רוב, לחוקרים מתחומים שונים. אולם, ישנם גם כתבי עת המיועדים לקהילה המדעית הרחבה כגון כתב העת Nature. כתבי העת נבדלים זה מזה גם במידת היוקרה שלהם, הנובעת בעיקר ממספר המנויים שלהם. ככל שהמוניטין של כתב עת גבוה יותר, כך הוא בורר את המאמרים המוצעים לו בקפידה רבה יותר. בכתב עת יוקרתי יותר יופיעו מאמרים המדווחים על תגליות חשובות יותר ומביאים לתגליות אלה סימוכין חזקים יותר (סימוכין בניסוי, בתצפית ובמידע ממחקרים אחרים).
מערכת כתב העת בוררת את המאמרים המוצעים לה בבירור ראשוני ואלה שעוברים בירור זה נשלחים, כל אחד, אל שני מומחים מהתחום בו עוסק המאמר כדי שיבדקו אותו. זהות המבקרים נשמרת בסוד. המבקרים יכולים לדחות את המאמר, להסכים לקבלו אחרי שיתוקן על פי הנחיותיהם או לקבלו כפי שהוא. אם המאמר נדחה, המדען מנסה על פי רוב לשפרו ולהגישו לכתב עת אחר.
לבד מפרסום מאמרים, אנשי מדע מדווחים על תוצאות מחקריהם גם בדרכים אחרות. שתי הדרכים המקובלות האחרות הן הצגת הנושא בכינוס מדעי בעזרת פוסטר או בעזרת הרצאה. ההצגה בכינוס המדעי אינה מחליפה על פי רוב את הצגת הממצאים במאמר. דרך מיושנת להצגת תוצאות מחקרים היא התזה. בימינו עדיין נכתבות תזות, אולם הן נכתבות או במקביל להצגת תוצאות המחקר במאמרים או כעבודת גמר עבור תלמיד שתוצאות המחקר שלו אינן יכולות להיכתב במאמר בשל חוסר חשיבותן או מסיבות טכניות.
התגליות החשובות במיוחד זוכות להיות מסוכמות בספרי לימוד הנכתבים עבור מתלמדים ומומחים.
המדע כמעצב תפיסות עולם ודפוסי חשיבה
מלבד ערכו התכליתי של המדע כמשרת מטרה מוגדרת, למדע תפקיד מרכזי בעיצוב החשיבה האנושית. מכיוון שהמדע מתאר מציאות, הוא משפיע על תפיסת המציאות של בני האדם. תוצאות החקירה המדעית, ועצם קיומה, מובילים לשינוי תפיסתי-פילוסופי ניכר.
לדוגמה: היחס לסוציולוגיה כאל תחום מדעי הביא לעיתים לתפיסה של האדם כיצור שמטרותיו היחידות הן הישרדות וצבירת כוח.
דוגמה אחרת היא תיאורם הפיזי של גרמי השמיים. כיום, כשהגישה המקובלת בקהילה המדעית היא שכדור הארץ אינו שונה מהותית משאר כוכבי הלכת, והשמש אינה שונה מהותית משאר הכוכבים, נשמט הבסיס להנחה הפילוסופית העתיקה בדבר מרכזיותה של האנושות ביחס ליקום.
כמו כן, עצם קיומו של המחקר המדעי ותכונותיו, משפיע ביותר על אופן החשיבה האנושי. עקרונות המדע מאומצים על ידי החשיבה האנושית, והופכים להיות הכללים המגדירים את תפיסתו.
גם חלוקת המדע לתחומים משפיעה על עיצוב התודעה, על ידי יצירת חלוקה תפיסתית תואמת. לדוגמה, הפרדת תחום הפסיכולוגיה (חקר הנפש) מתחום הכלכלה, עשויה ליצור תפיסה בציבור אשר אינה מחשיבה את השפעתם של המבנה הנפשי והשיטה הכלכלית אחד על השני.
ראו גם
הוראת המדעים
תורה ומדע
מדענות
פוליטיזציה של המדע
נשים במדע
קישורים חיצוניים
אליה ליבוביץ, "מידת 'מדעיוּתו' של מדע", אקדמיה, סתיו תשס"ח–2008
על היחסיות של הטעות – מאמר של אייזק אסימוב המתייחס לשגיאות במחקר המדעי
בן גולדייקר: להילחם במדע גרוע – הרצאה באנגלית מאתר TED עם כתוביות בעברית
בו לוטו + איימי או'טול: מדע זה לכולם, כולל ילדים – על למידת חקר ותרומתם של הילדים למדע. הרצאה באנגלית מאתר TED עם כתוביות בעברית
בלי חופש דעה אין מדע פרופ' יונתן דובי באתר השילוח 21 ביוני 2023
סטטוטורי:
משרד המדע – אתר ממשלתי רשמי
חדשות:
הידען – חדשות מדע
הערות שוליים
*
*
קטגוריה:פילוסופיה של המדע
| 2024-09-30T11:55:46
|
אלוהים
|
ממוזער|קריינות של המילה "אלוהים"
אלוהים, על פי אמונות שונות, הוא ישות עליונה שבראה את העולם ולפי חלקן גם מנהיגה אותו. בין המאמינים בקיומו יש דעות שונות על מהותו.
בימי קדם האמינו תרבויות רבות שמספר הכוחות העליונים שווה למספר תופעות הטבע. בתקופות אלו נפוצה עבודת האלילים. על פי רוב היו מקריבים לאלילים קורבנות (לעיתים אף קורבנות אדם) על מנת לרצותם ולשכך את כעסם. לאחר הופעת היהדות, החלו נפוצות בעולם דתות המאמינות באל אחד בלבד, אמונה המכונה "מונותאיזם". כיום הנצרות והאסלאם הן הדתות המונותאיסטיות הנפוצות בעולם.
האמונה המונותאיסטית גורסת שישנו אל עליון, והוא נתפס כישות העליונה, בורא כדור הארץ, העולם והיקום, ומושא האמונה העיקרי.
על פי גישה מקובלת, אלוהים נתפס כבעל כוח בלתי מוגבל, כל יכול, כל יודע, אוניברסלי, בעל טוב אינסופי כמו כן גם בעל קיום נצחי ואינסופי. אלוהים נחשב לרוב כחסר דמות גופנית, כאשר המאפיין מתקשר לרוב לתפיסה האימננטית או הטרנסצנדנטלית.
מקור השם
השם העברי "אלוהים" הוא ריבוי של המילה אלוה (דוגמה לכך תימצא בביטוי "אלוהים אדירים"). המילה משמשת הן כשם פרטי של האל האחד, והן כצורת רבים שמתייחסת לאלוהים אחרים. לשימוש בלשון רבים ייתכנו שני הסברים:
פנייה דרך כבוד בלשון רבים ("ריבוי מלכותי"): הדרך שבהּ פונים אל מלכים, או שבהּ נהגו מלכים לדבר על עצמם, סגנון דיבור זה נפוץ בשפות לועזיות אחדות (וכך גם בתחילת ספר מלאכי: "אדונים אני").
שריד לשוני לתקופה שבהּ האמינו בריבוי אלים.
ייתכן שהמילה אֱלוֹהִים (במקרא תמיד בכתיב חסר: אֱלֹהִים) הייתה במקור צורת ריבוי של המילה אֵל, כשהעיצור ה"א נוסף כהרחבה לבסיס הדו-עיצורי (בדומה לכך: אֵם – אִמָּהוֹת). על פי השערה זו, צורת היחיד אֱלוֹהַ היא גזירה לאחור מצורת הריבוי.
השימוש בלשון רבים לתיאור האל, בא לידי ביטוי בשתי דתות מונותאיסטיות:
ביהדות מקובל לראות בכינוי בלשון רבים את המונח "בעל כל הכוחות כולם".
באסלאם, כל דבר הנאמר על ידי אללה, מופיע בקוראן בלשון רבים – "אנחנו" (בדומה לסיפור הבריאה בספר בראשית: "נעשה אדם בצלמנו כדמותנו"), אף כי המילה "אללה" עצמה היא בלשון יחיד.
מושגים ותפיסות
רעיון האלוהות מלווה את התרבות האנושית במשך אלפי שנים. בתקופות שונות קיבל האלוהים מובנים שונים, הנבדלים אלו מאלו במידה רבה, עד שנראה כי יהא זה קשה לכלול את כולם בהגדרה אחת. נראה שמושגי האלוהות השונים נקשרים אלה לאלה בשם, אך לא בהגדרה.
מגמות בעת העתיקה ובפרה היסטוריה
לא ידוע היכן ומתי התפתחה לראשונה האמונה בישויות השולטות בגורל העולם. ככל הנראה, מדובר ברעיון שהתפתח במקביל במקומות שונים. אחד המקדשים היותר מוקדמים שהתגלו עד כה הוא מהאלף העשירי לפנה"ס ראשית האמונה באנימיזם, תפישה לפיה לכל דבר קיים יש נפש חיה. לחלק מהנפשות נקשרו, ככל הנראה, כוחות גדולים יותר מאחרות, ואלו נעבדו כאלים. עם התפתחות המחשבה, עברו גם מושגים מופשטים יותר תהליך של האנשה. מרבית אלי המיתולוגיה היוונית, למשל, משלבים פרסוניפיקציה של תופעות טבע (זאוס והברק, פוסידון והים), ואף מייצגי ערכים ורעיונות (אתנה והחוכמה, אפרודיטה או ארוס והאהבה). דמויות אלו שולבו במיתוסים של חברות קדומות, ובמנהגי פולחן. האופן שבו התייחסו לדמויות אלו השתנה מחברה לחברה ומתקופה לתקופה. כך, בתקופה הקלאסית ביוון העתיקה, היו שסברו שיש להתייחס אליהן כאלגוריות בלבד, ואין לקבלן כפשוטן. מכל מקום, רעיונות אלו לא בהכרח חתרו תחת הפולחן הנהוג.
הקשר למוסד המלוכה
ברוב הממלכות הקדומות נתפש המלך כדמות אלוהית או כנציגו של האל, שיש לשרתה ולעבדה.
בעלי חיים כאלוהות
חיות אימתניות כתנינים ונחשים נעבדו במצרים העתיקה. באירופה ראו בדוב ישות אלוהית. עד היום הזה מקיימים עמים פולחנים לבעלי חיים, כמו פולחן הקוברה בהודו.
השלב הבא בהתפתחות תפיסת האלוהות, בעקבות התפתחות הציוויליזציה וההפשטה האנושית, התבטא בכך שאל אחד מכל האלים תפס מקום מרכזי ועילאי והפך לדמות מופשטת ופרסונלית כאחד, ואילו שאר האלים ירדו ממעלתם למדרגה של משרתים ומלאכים והוכפפו לאל העליון, כפי שקרה ביהדות על פי פרשנות קאסוטו, שבה האל הכנעני מוֹת, אל השאול, שעוצמתו אדירה – שווה לזו של אלים אחרים ואף חזקה יותר – הופך להיות מלאך המוות שלוקח את נפשות האנשים, אבל הפעם כשליחו ומלאכו של אלוהים, ברשותו וברצונו.
התגבשות המונותאיזם
חידוש האמונה באל אחד ועילאי ביהדות מיוחס לאברהם העברי, האב האתני והרוחני של היהדות (לפי המסורת הוא נולד ב-1812 לפנה"ס).
כחמש מאות שנה לאחר התקופה המשויכת במסורת לאברהם, הוצג הרעיון של עבודת אל אחד בקרב ממלכה גדולה, במצרים, על ידי המלך אמנחותפ ה-4 (מלך בשנים 1380 לפנה"ס–1362 לפנה"ס), הידוע בשם שאימץ לעצמו – אחנתון (עבד אתון). המלך הנהיג רפורמה דתית בממלכה כך שהפולחן הדתי הופנה לאל השמש אתון בלבד. ככל הנראה, היו כרוכים ברפורמה זו מניעים פוליטיים להורדת כוחה של הכהונה ולהעצמת מעמדו של המלך. השלכות פוליטיות ברורות היו לרעיון האלוהות בעם שהתעצב סמוך מאוד לממלכה המצרית: בממלכת ישראל המאוחדת, איחד הרעיון המונותאיסטי שבטים שונים לכדי אומה אחת, בעלת חוק אחד, תחת אל אחד, אבל בניגוד לתפיסה המטריאליסטית של אחנתון, בממלכה הישראלית אלוהים נתפש כישות שממעל לכל הכוחות כולם. רעיון זה שיחק תפקיד מרכזי בהתהוות של האומה היהודית עד ימינו. בשנת 324 הכריז קיסר רומא קונסטנטינוס הגדול (280–337) על הדת הנוצרית כדת האימפריה, ככל הנראה, בניסיון לאחד את האימפריה הרומית המתפוררת תחת פולחן אחיד המכוון לאלוהות אחת (אך במקרה זה, משולשת – האב, הבן ורוח הקודש). במהלך האלף הראשון לספירה הופץ הרעיון על ידי מיסיונרים לרחבי אירופה והמזרח התיכון, ובאלף השני לספירה הופץ ליבשות נוספות בדחיפת הקולוניאליזם.
גם דת האסלאם עשתה שימוש דומה ברעיון האל על מנת לאחד את השבטים של חצי האי ערב.
במהפכה הצרפתית היה ניסיון נפל להנהיג דת דאיסטית שסגדה לתבונה, שוב בניסיון ליצירת זהות מאוחדת לרפובליקה החדשה.
בדתות המונותיאסטיות
אלוהי הדתות המונותיאסטיות מאופיין בדרך כלל כמשולל גשמיות. עם זאת, ניתן למצוא בתנ"ך תיאורים של האל כדמות גשמית המתהלכת בגן העדן, או נלחמת במפלצות הימיות. לרוב פורשו מקומות אלו באורח אלגורי. לעומת זאת חוקרים מודרניים טוענים כי מדובר, ככל הנראה, בתפישה אחרת של האל, שייתכן וקדמה לתפישה המופשטת. גם בנצרות ניתן למצוא גישה הסוטה מעט מעקרון אי גשמיותו של האל – שכן האל הנוצרי התגשם באדם. לנצרות גם תפישה משולשת של האלוהים (השילוש הקדוש), בבחינת אחד שהוא ריבוי, המבחינה בין אלוהים האב, אלוהים הבן ורוח הקודש.
בניגוד לתפישות המונותאיסטיות ישנן תפישות דואליסטיות, המציבות כנגד האל הטוב יריב שווה כוח, הנלחם על גורל העולם. רעיון זה הוצג לראשונה בדת הזורואסטרית, ששלטה בפרס מהמאה ה-6 לפנה"ס עד המאה ה-7, עם כיבושי האסלאם. במקביל לעליית הנצרות התפתחו באגן הים התיכון תפישות גנוסטיות, אשר ראו באל הבורא של המקרא את האל הרע, יוצר הגשמיות, ושאפו לאיחוד עם האל הטוב, הרוחני, אותו ייצג דווקא הנחש. לתפישות הדואליסטיות הייתה השפעה מסוימת על הדתות המונותאיסטיות, שבאה לידי ביטוי בדמויותיהם של שטן, סטרא אחרא, אשמדאי, לווייתן, ועושי דבריהם – המכשפות. עם זאת, ברוב הזרמים המונותאיסטים כוחות הרוע כפופים לכוחות הטוב ונחותים מהם.
בפילוסופיה ובאמנות המערבית
250px|ממוזער|אלוהים בדמות אדם זקן יוצר את אדם, כפי שצייר מיכלאנג'לו, פרט מתוך תקרת הקאפלה הסיסטינית.
בעת העתיקה
רעיון האלוהות תרם רבות באופן מהותי להתפתחות המחשבה המערבית. לעומת המיתולוגיה היוונית מרובת האלים, הפילוסופים היוונים ניסו למצוא גורם אחד העומד מאחורי כלל התופעות ומאחדן. קסנופנס (475 לפנה"ס–570 לפנה"ס) היה, ככל הנראה, הראשון מביניהם להציע זאת. בניגוד לאלי יוון החומריים, אל זה לא לבש צורת אדם, אלא היה חסר איברים ובצורת כדור הומוגני. למעשה, קסנופנס זיהה את האל עם העולם. אפלטון הציע אל בורא, דמיאורגוס (בדיאלוג תימאיוס), המתבונן בצורות הנִצחיות ומטביע אותן בחומר. אריסטו הציע את האל כהשערה בדבר סיבת התנועה בעולם. מכיוון שלכל תנועה, לפי אריסטו, יש סיבה שגרמה לה, על מנת שלא להסתבך בנסיגה אינסופית יש צורך בתנועה שגרמה לתנועה אחרת, אך לא נגרמה על ידי אחרת. סיבה ראשונה זו (ראשונה מבחינה לוגית, אך לא מבחינה זמנית – שכן העולם על פי אריסטו היה קיים מאז ומעולם) כונתה בפילוסופיה האריסטוטלית "המניע הבלתי מונע", וכן "שׂכל משׂכיל ומושׂכל" – בהיותו שכל ולא חומר, שכן הוא נצחי ואינו כלה) המכיר את עצמו. רעיון האל פותח בפילוסופיה הניאופלטונית, וזוהה עם "האידיאה העליונה" של אפלטון, כאיחוד שעומד בבסיס הריבוי התופעתי. הפעם היה זה גם אל בורא (שוב – לא מבחינה זמנית), אשר ממנו שופעות הצורות על העולם. אצל פילון האל מזוהה כמהות שקיימת אפילו מעבר ל"עולם האידאות" האפלטוני.
רעיונות אלו העסיקו רבות את הוגי ימי הביניים, ולא רק בשל השפעתם על ההגות הדתית.
בעת החדשה
האל בתור שם מופשט לחוקי הטבע, ללא מודעות, יכולות או פעולות של השגחה וללא שכר ועונש בעולם, אומץ על ידי ההוגים הרציונליסטיים של המהפכה המדעית. תפיסתו זו אפשרה לדעת הוגים ומדענים רבים את המדע המודרני. בין ההוגים בראשית העת החדשה נמנה ברוך שפינוזה, שזיהה את האל ככוח טבע חסר מודעות. ה"אלוהים של שפינוזה" קסם לאנשי מדע בתקופות מאוחרות יותר, בהיותו אל לא אישי, ממנו נובע העולם נביעה לוגית.
היינריך היינה, בספרו על המחשבה והדת בגרמניה, זיהה את עמנואל קאנט כמי שהרג את אלוהים במחשבה המערבית. קאנט טען כי האל אינו אלא ספקולציה שאין ביכולתנו להוכיחה, אלא לקוות בלבד לאמיתותה. עם זאת, קאנט העמיד את האל בבסיס תורת האתיקה שלו, וטען כי ללא האמונה באל ובחופש הרצון לא ייתכן מוסר. אולם טענות אלו הביאו, בתהליך מתמשך, לנידויו של האל מתפישת העולם החילונית של המאות ה-19 וה-20. בתחום הפילוסופיה החברתית היה זה קרל מרקס שהנחית מכת מוות על רעיון האל, כשטען כי מדובר בהחצנת תכונות אנושיות, אשר בדומה לממון, גרמו לשעבודם של אנשים בידי אנשים. אך יותר מכולם, הרי זה פרידריך ניטשה הידוע באמירותיו שלו "אלוהים מת", בעיקר בהקשר של הנצרות והאדרתו של ישו. בכתביו ניסה ניטשה להצביע על הטלטלה הגדולה אשר עוברת על התרבות המערבית עם זניחת רעיון האלוהות, וכן על תקווה ש"תחליף" ראוי יותר ימצא.
"מות האלוהים" הצריך שינוי בדוגמות רבות העומדות בבסיס המחשבה במערב. ללא אלוהים לא ניתן, לכאורה, לבנות מטאפיזיקה שתבסס באופן משביע רצון את אפשרות הידיעה הוודאית ותאחד את כלל המדעים לכדי גוף ידע אחד. התמוטטות הפונקציות החברתיות שנבנו סביב האל, אשר שימש להן הצדקה, חייבו עיצוב מבנים חברתיים חדשים והצדקות חדשות לארגון מוסדות הידע בחברה. בין השפעות זניחת רעיון האל ניתן כנראה למנות את הרלטיביזם המוסרי, התגברותה של הספקנות המטאפיזית, רעיון הלאומיות, התנועה הפוסט-מודרנית בביקורת התרבות ולאחרונה הפוסט-הומניזם. נראה שטלטלה זו טרם נסתיימה, וכי עדיין לא נמצאה חלופה מספקת שתוכל למלא את התפקודים הרבים שמילא רעיון האלוהות בתרבות המערבית (וייתכן שלעולם לא יימצא).
במקביל לתנועות חברתיות, השואפות להשיב את הסדר הישן על כנו, ומתבטאות בחזרה למוסדות דתיים שמרניים וחזרה בתשובה, ניתן למצוא כמה ניסיונות מעניינים לחיות את הרעיון בתחומי המוסר והמטאפיזיקה, עליהם נמנים, בין השאר, הפילוסוף היהודי עמנואל לווינס ופילוסוף המדע אלפרד נורת' וויטהד.
על אף השגשוג לו זוכות תפישות דתיות בחברה (וקשה לומר שאלו איבדו אי פעם את הפופולריות שלהן בקרב ההמונים), אין שימוש ברעיון האלוהים בתאוריות מדעיות. הדיון בשאלת קיומו של האל מביא לוויכוחים לוהטים בין אתאיסטים לבין המאמינים בקיומו של אלוהים.
"אבל מר לפלס, מה בדבר אלוהים?". "אין לי צורך בהיפותזה הזו", אמר האסטרונום פייר-סימון לפלס כאשר הסביר לנפוליאון את התאוריה שלו על היווצרות מערכת השמש.
רעיון זה חוזר בדבריו של איש מדע בן זמננו, חתן פרס נובל לפיזיקה, סטיבן ויינברג:
"פעם היה מובן מאליו שהעולם תוכנן על ידי ישות אינטליגנטית כלשהי. מה עוד היה עשוי להסביר את קיומם של אש ושל גשם, של ברקים ורעידות אדמה? ומעל לכל, יכולותיהם המופלאות של בעלי החיים הצביעו, כמדומה, על בורא שהיה לו עניין מיוחד בחיים. היום אנו מבינים את רוב הדברים הללו במונחים של כוחות פיזיקליים הפועלים מתוקף חוקים בלתי אישיים".
בדתות שונות
שמאל|ממוזער|250px|שלט בתחנת רכבת בהימאצ'ל פרדש, הודו. בתרגום חופשי: אללה של האסלאם הוא אותו האל של הנוצרים ואישווארה של ההינדוהיסטים.
אלוהים ביהדות
ביהדות, אלוהים הוא בורא העולם, אשר בחר בעם ישראל לקיים את מצוותיו לאחר שהוציאם ממצרים. אלוהים משגיח על הבריות ומשלם בשכר ועונש על מעשיהם. אחדות מהמצוות עוסקות ישירות בקשר שבין האדם לאלוהים וחלקן בין האדם לאדם.
ההגות היהודית, הקבלה והפילוסופיה, עוסקות הרבה ברעיון האלוהות, משמעותו, כוחותיו והנהגתו את העולם, במטרת הבריאה ובטעמי מצוות התורה, ומנסות למצוא את הקשר שלו לעולמנו. השווה בין כולם היא האקסיומה הברורה והמוחלטת של מציאותו, אחדותו ואינסופיותו.
אלוהים בנצרות
על פי רוב הדוקטרינות הנוצריות, האלוהים הוא השילוש הקדוש. אמונה באלוהים כשילוש היא עיקרון בסיסי בכנסיות האורתודוקסיות האוריינטליות, כנסייה האורתודוקסית, הקתולית והפרוטסטנטית. על פי דוקטרינה זו, אף שקיים רק אלוהים אחד, הוא מופיע בשלוש ישויות נפרדות, לרוב – האב, הבן (או בן האלוהים) ורוח הקודש.
על אף שביטוי זה אינו מופיע בברית החדשה, המאמינים בדוקטרינה זו טוענים כי רעיון זה מופיע בבירור במספר מקומות בה, בייחוד ברישומי ההטבלה של ישו (ראו ). עקרונות אלה אושררו ונוסחו על ידי הכנסייה במאה ה-3 ובמאה ה-4 בתגובה לרעיונות כפירה.
אלוהים באסלאם
אללה (בערבית: الله) הוא שמו של אלוהים בדת האסלאם. בקוראן ובמסורת המוסלמית הוא מזוהה עם אלוהי ישראל ועם האל בנצרות (אם כי תפיסת השילוש הקדוש אינה מקובלת באסלאם). בקוראן כל דבר המובא מפיו של אללה מובא בלשון רבים ("אנחנו"), אף כי המילה "אללה" עצמה היא לשון יחיד.
תפיסת האל באסלאם מופיעה בסורה בקוראן המכונה סורת אל-אח'לאץ (سورة الإخلاص – "הייחוד"):
"אמור: האל אחד, האל נצחי, לא ילד ולא נולד, ואין דומה לו אף אחד".
("قل: الله احد, الله صمد, لم يلد ولم يلد, ولم يكن له كفوا احد".)
תפיסת הקשר בין האל לבני האדם, מופיעה בסורת אל-פאתחה (سورة الفاتحة) שמשמשת גם כתפילה המרכזית:
"השבח לאל ריבון העולמים, הרחמן הרחום, מלך יום הדין, אותך נעבוד ובך ניעזר, הנחה אותנו בדרך הישר, הדרך של אלה שנטית להם חסד, אשר אין עליהם כעס, ואינם מן התועים".
הדיון על קיומו
טענות בעד קיום אלוהים
ישנן טענות רבות המנסות להביא הוכחה, או לכל הפחות ראיה, לקיום אלוהים. יש המחלקים טענות אלה לשלושה סוגים:
טענות אפריוריות ולוגיות המבוססות על התבוננות והיגיון – ישנם מספר טיעונים מטאפיזיים, אפריוריים או לוגיים, המבקשים להוכיח כי קיום האל הכרחי מבחינה לוגית:
הטיעון האונטולוגי, המיוחס לאנסלם הקדוש מקנטרברי, 1078, טוען כי מעצם קיומו של מושג הישות המושלמת מתחייב שיש ישות שממנה נגזר המושג, אלא שישות שאינה קיימת במציאות, אינה מושלמת – ולכן ישנה במציאות ישות מושלמת.
הטיעון הקוסמולוגי: לפי טיעון זה, מן הכלל, לכל סיבה במציאות יש סיבה שקדמה לה, ומכאן – בצירוף העובדה שיש דברים בעולם – נובע שחייבת להתקיים סיבה ראשונית יוצאת מן-הכלל, המהווה מקור לכל הסיבות כולן – שהיו, ושיהיו. הסיבה הזאת מכונה לרוב אלוהים. לעיתים, ללא קשר לדת כל שהיא.
טענות אפוסטריוריות המבוססות על חוויית החושים וניסיון: ישנם מספר טיעונים אפוסטריוריים, המבקשים להוכיח כי קיומו של האל הכרחי או מסתבר בגלל טענות עובדתיות שונות:
הטיעון האנתרופי: לפי טיעון זה, המורכבות של היקום והחיים מצריכה "מעצב" – טיעון זה גורס כי לא ניתן להסביר תופעות קוסמולוגיות מסוימות ואת היווצרות החיים רק על פני כדור הארץ אלא בקיום הכוונה מסוימת לכך שהחיים ייווצרו. תנועת התכנון התבוני עשתה שימוש בטיעון כדי לתמוך באבולוציה תאיסטית.
הטיעון המוסרי: לפי טיעון זה, קיום הטוב והרע מותנה בהכרח בקיום אלוהים.
הטיעון מן הנס: טיעון זה גורס כי אלוהים קיים משום שאנשים אמינים טוענים כי פגשו בו או כי מצאו עדות חד משמעית לקיומו. דוגמאות לכך הן מעמד הר סיני ביהדות ואירועים שנטען כי הם התגלויות נוספות שאיחרו אותו; ביאתו של ישו והבשורות עליו; או חשיפת הקוראן לנביא מוחמד על ידי המלאך גבריאל באסלאם כאשר נטען שהוא אחרון הנביאים אחרי משה וישו מנצרת. מכונה גם "טיעון העד".
טיעון הרוב: לפי טיעון זה, עצם האמונה באל, לאורך רוב ההיסטוריה המתועדת ובמקומות שונים, מהווה הוכחה לקיומו.
טענות המבוססות על התנסות סובייקטיבית.
במאה השלוש עשרה, התאולוג הנוצרי תומאס אקווינס ניסח חמישה טיעונים לקיום האל, שלושת הטיעונים הראשונים הם גרסאות של הטיעון הקוסמולוגי, והם מבוססים על אי האפשרות לרגרסיה אינסופית (כלומר שרשרת גרימה/סיבה ותוצאה שממשיכה אחורה לנצח ואין לה התחלה):
"המניע הלא מונע": דבר אינו יכול להתחיל לנוע מעצמו, ועל כן יש, לפי אקווינס, מניע ראשון.
"עילת העילות וסיבת הסיבות": לפי טיעון זה, לכל תוצאה יש סיבה שקדמה לה, ועל כן מוכרחה להתקיים סיבה הקודמת לכל.
"ראשית החומר": החומר סופי, ועל כן גורס אקווינס כי היה בעבר זמן שבו לא התקיים חומר, ומוכרח היה להיות דבר שאינו חומרי שהביא את החומר לידי קיום.
"הטיעון של אמת-המידה": לפי טיעון זה, יש בעולם דברים שונים זה מזה, ולכן הכרחי שקיימת אמת-מידה מוחלטת שאליה ניתן להשוות. פירושו של דבר, מקורו התכונתי הספציפי של הקיים המוכר לנו, הוא, לפחות במצבו הראשוני, פרי תכנונו של מתכנן בלבד.
הטיעון הטלאולוגי: גורס כי רמת הדיוק המופלאה של היקום הייתה חייבת להיווצר בעקבות תכנון אלוהי. אקווינס מציג את אלוהים כמחוקק של חוקי טבע או כיוצר בלבדי ליצירה – היא הקיים והמורכבות שבו. אחת מנקודות ההנחה העיקריות שמביא הטיעון היא "סדר חייב במסדר".
טיעונים נגד קיומו של אלוהים
טיעון תערו של אוקאם: תערו של אוקאם טוען כי כאשר יש לנו שני הסברים המסבירים את אותה התופעה, עלינו להעדיף את ההסבר הפשוט ביותר. נטען שאלוהים הוא הסבר מורכב ועלינו להעדיף את ההסבר הנטוריאליסטי, בנימוק שהוא מגיע לאותה איכות הסברה כלפי העולם, ומתבסס על הסבר מורכב פחות.
טיעון התכונות הסותרות, או "פרדוקס הכל-יכול": הטענה גורסת שהתכונות של ישות כל יכולה סותרות אחת את השנייה. למשל, האם אלוהים יכול ליצור אבן כבדה כל כך, עד כי הוא עצמו לא יוכל להרים אותה? אם כן, אזי הוא לא יוכל להרים את האבן, ואם כל אבן שהוא יוצר הוא יכול גם להרים, אז הוא לא יכול ליצור אבן כזו.
הטיעון הקוסמולוגי: אם לכל דבר יש סיבה, גם לאלוהים חייבת להיות סיבה. אם אלוהים לא צריך סיבה לקיומו, גם דברים אחרים לא זקוקים לסיבה.
הטיעון המוסרי, או בעיית הרוע: לפיו ישנו בעולם סבל ללא סיבה בסתירה להגדרת אלוהים ככל יכול ואוהב כל. על טיעון דיסתאיסטי זה, המטיל ספק במוסריותו של האל, נשענת שנאת האל (מיזותאיזם).
טיעון ההתגלות: לפיו יהיה זה סביר יותר להניח כי מסירת ההתגלויות מבוססת על חזיונות/פרשנות מוטעית לאירועים שקרו/שקורים, מאשר שהתרחשה באמת.
נטל ההוכחה: הטענה שאלוהים קיים היא טענה יוצאת דופן ויוצאת מן הכלל, ולכן נטל ההוכחה מוטל על קיום האלוהים, ולא על הפרכתו.
הצורך באמונה: לפיו מהצורך באמונה נובע שעד היום לא נמצאה הוכחה לקיומו של אל כלשהו.
ראו גם
דת
מונותאיזם
אל
אמונה
אתאיזם
ביקורת האתאיזם
דאיזם
מיזותאיזם
אומניפוטנטיות
נטורליזם מטפיזי
אגנוסטיות
תפיסות של אלוהים
לקריאה נוספת
קארן ארמסטרונג, ההיסטוריה של אלוהים, ירושלים: כתר הוצאה לאור, 2006.
יקיר שושני, בקשר לאלוהים, תל אביב: הוצאת משרד הביטחון, 2005.
יובל שטייניץ, טיל לוגי מדעי לאלוהים ובחזרה, זמורה ביתן, 1998.
ג'ק מיילס, אלוהים: ביוגרפיה, תל אביב: הוצאת הספריה החדשה, 1998.
ניל דונלד וולש, שיחות עם אלוהים, הוצאת אופוס.
מיכאל אברהם, אלוהים משחק בקוביות, תל אביב: הוצאת ידיעות אחרונות וספרי חמד, 2011.
קישורים חיצוניים
סייברדין,
אלוהים באתר "הספרייה הווירטואלית של מטח"
יאירה אמית, דמות אלהים, מאת באתר מקראנט
אורן חסון, האבולוציה של האלוהים, גליליאו, 66, פברואר 2004, באתר "הספרייה הווירטואלית של מטח"
הרב חגי לונדין, "מה זה אלהים?" - סדרת שיעורים בנושא "יסודות האמונה", אתר "ערוץ מאיר"
הערות שוליים
*
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:דתות
קטגוריה:רוחניות ואמונה
| 2024-09-29T04:47:56
|
דינוזאורים
|
ממוזער|350px|אפטוזאורוס (למעלה), טירנוזאורוס (מימין) וטריצרטופס (משמאל) הם הדינוזאורים הידועים והמפורסמים ביותר (תמונה לא בקנה מידה).
דינוזאורים (שם מדעי: Dinosauria, מיוונית: דינוס – אימה, זאורוס – לטאה) הוא השם שניתן לקבוצת מאובנים של יצורים דמויי-זוחלים שנמצאו משלהי המאה ה-18 ועל פי המחקר היו על-סדרה וענף של זוחלים או דמויי-זוחלים שהתקיימו בעידן המזוזואיקון. הדינוזאורים שאינם עופות נכחדו על פי הערכת המדענים כ-66 מיליון שנים לפני זמננו (משל"ז), בסוף תור הקרטיקון, בהכחדת קרטיקון-פלאוגן (K-Pg). קבוצה אחת של דינוזאורים לא נכחדה – העופות – ואלה עדיין חיים כיום במגוון רב של מינים.
אטימולוגיה
השם "דינוזאור" (בלעז: "Dinosaur") נקבע לראשונה בשנת 1842 על ידי סר ריצ'רד אוון, פלאונטולוג וביולוג בריטי, ומקורו מהמילים היווניות "דינוס" (δεινός), שפירושה "נורא, עוצמתי, חזק, מופלא, גדול, מפחיד" ו-"זאורוס" (σαῦρος), שפירושה "לטאה". דהיינו לטאה נוראה, חזקה, מופלאה. למרות התרגום הנפוץ "לטאה נוראה" הפירוש שאוון התכוון אליו היה "לטאה גדולה באופן מפחיד". ישנם ספרים שמעדיפים לתרגם את "זאורוס" ל"זוחל" ולא ל"לטאה" מאחר שהדינוזאורים היו זוחלים אך הם לא היו לטאות.
תיאור הדינוזאורים
הדינוזאורים היו בעלי חיים יבשתיים, בעלי מאפיינים המזכירים זוחלים. כולם היו, ככל הנראה, מטילי ביצים.
עם גילויים הייתה סברה כי היו בעלי דם קר, אך בשנות ה-80 של המאה ה-20 החלה בהדרגה להתחזק תפיסה נגדית שהם הומיאותרמיים – תפיסה שאוששה בניסוי משנת 2020 שהראה שהם יכלו להעלות את טמפרטורת גופם באמצעות מטאבוליזם פנימי. כמו כן, הטענה הרווחת כיום היא שהעופות הם צאצאיהם הישירים של הדינוזאורים, או אף יכולים להיחשב לדינוזאורים בעצמם.
ממוזער|250px|ימין|מראשוני הדינוזאורים: הררזאורוס (השלד הגדול), אאורפטור (השלד הקטן) וגולגולת של פלטאוזאורוס
הדינוזאורים תפסו גומחות אקולוגיות רבות על פני כדור הארץ, במשך כ-165 מיליוני שנים. הדינוזאורים הראשונים התפתחו כענף של ארכאוזאורים והחלו להופיע כבר לפני כ-243 מיליוני שנים, בתור הטריאס שבראשית עידן המזוזואיקון. בין ראשוני הדינוזאורים ניתן למנות את האאורפטור, שעל פי מגלהו, פול סרנו, היה הקדום ביותר. ב-27 בדצמבר 1994 דווח על גילוי דינוזאור קדום נוסף בפורטוגל, שיוחס לו גיל של 240 מיליון שנה. גם ה-Asilisaurus התקיים בזמן זה הוא מוגדר כ"ארכוזאור" מן הקבוצה שהצמיחה את הדינוזאורים. הדינוזאור הקדום ביותר הידוע הוא ניאסזאורוס מלפני 243 מיליון שנה. הוא התגלה לראשונה בשנת 1930 אבל הערכת גילו היא ממחקר של השנים האחרונות. שני מינים שהופיעו על-פי ההערכה כעשרה מיליון שנים מאוחר יותר, לפני 230 מיליון שנים, הם הררזאורוס ומין נוסף ששרץ במדגסקר. ראשוני הדינוזאורים היו קטנים וזריזים, ונעו על זוג רגליהם האחוריות, בדומה לעופות הקרקע של ימינו. רק כעבור מיליוני שנים הופיעו גם דינוזאורים שהילכו על ארבע גפיים. עם הזמן, אכלסו הדינוזאורים את כל הסביבות היבשתיות: יערות, מדבריות, ערבות, הרים וכו'. תוך כדי כך הם עברו אבולוציה שאיפשרה להם להסתגל לסביבות השונות וגרמה להבדלים חיצוניים והתנהגותיים משמעותיים בין המינים. חלק מהדינוזאורים חולקים תכונות דומות (כגון שריון או קרניים) אף שלא היו קרובים פילוגנטית, תופעה שידועה כאבולוציה מתכנסת (כלומר: תנאי סביבה דומים גרמו למינים שונים לפתח תכונות דומות).
נראה שעצמותיהם היו חלולות וברגליהם האחוריות היו שלוש אצבעות קדמיות ואצבע אחת אחורית. זנבם היה בדרך כלל חזק וכבד וסייע להולכים על שתיים בהשגת שיווי משקל בעת תנועה. לאלה היו גפיים אחוריות הגדולות בהרבה מאשר גפיהם הקדמיות והם נעזרו בידיהם כדי לאחוז בטרף או לעקור צמחים ממקומם. חלק מן הטורפים הקטנים שהיו מראשוני הדינוזאורים, התפתחו אט-אט לצמחוניים ענקיים השונים מאוד במראם מאבותיהם הולכי השתיים. אחרים התפתחו לצמחוניים ההולכים על שתיים, האורניתסקים – שבמהלך תור היורה והקרטיקון התפתחו למספר רב של משפחות וסוגים מגוונים, כולל הולכי על ארבע.
הדינוזאורים היו יצורים בגדלים שונים ונעו בין ענקים כמו זאורופודים שאורכם למעלה מ-30 מטר ומשקלם עשרות טונות, לתרופודים קטנים שגודלם היה כגודל תרנגולת. חלק מהטורפים, כמו גיגאנוטוזאורוס, טירנוזאורוס ומגלוזאורוס, היו גדולים מכל טורף יבשתי שחי כיום, וטרפו דינוזאורים צמחוניים אחרים בכל הגדלים: קטנים, בינוניים וגדולים. דינוזאורים צמחוניים רבים היו בגדלים של קרנף או פיל ואף למעלה מכך.
כיום ידועים מעל 500 סוגי דינוזאורים, ומעל 1,000 מינים (לא כולל עופות). וכל שנה מתגלים מינים חדשים. כמו כן, כיום חיים 10,000 מינים של עופות, דבר ההופך את הדינוזאורים לאחת מקבוצות החולייתנים המגוונות ביותר.
ממוזער|250px|גיגאנוטוזאורוס (תרופוד) – טורף על ענקי שחי באמריקה הדרומית
ממוזער|250px|ולוצירפטור – דינוזאור בעל נוצות וטורף קטן אך חכם וקטלני
ממוזער|250px|סופרזאורוס – אחד הזאורופודים הארוכים ביותר: 34–42 מטר אורכו. הסופרזאורוס היה זאורופוד במשפחת הדיפלודוקיים ששלטה באמריקה הצפונית בתור היורה.
ממוזער|250px|ארגנטינוזאורוס (זאורופוד מקבוצת טיטאנוזאוריה) – כנראה הדינוזאור הגדול ביותר שחי אי-פעם: אורכו 36–40 מטר ומשקלו 70–100 טונות.
ממוזער|250px|קנטרוזאורוס, סוג של סטגוזאור בעל לוחיות קוצניות על גבו וזנבו
ממוזער|250px|אאופלוצפלוס – דינוזאור משוריין
ממוזער|250px|צרטופסיים – הדינוזאורים בעלי העטרה והקרניים ששלטו בשלהי הקרטיקון.
מבחינה טקסונומית שייכים הדינוזאורים לשתי סדרות נפרדות:
50px בעלי אגן דמוי לטאה (Saurischia, זאוריסקיה) – אגן ירכיים תלת קרני כשל הלטאיים.
50px בעלי אגן דמוי עוף (Ornithischia, אורניתיסקיה) – אגן ירכיים ארבע קרני כשל הציפורים.
במאה ה-21 פורסמו מחקרים שקראו תיגר על חלוקה זו. בנוסף, עקב אבולוציה מתכנסת השתנתה צורת האגן בחלק מהקבוצות שבשתי סדרות אלה.
בעלי אגן דמוי לטאה
בעלי אגן הלטאה התחלקו לשתי קבוצות:
תרופודה (Theropoda): כללו את כל הדינוזאורים הטורפים (מאורך 30 ס"מ לאורך 18 מטרים) וכמה שלא היו טורפים. קבוצה אחת, קלורוזאוריה, הולידה את העופות. חלק מאותם צלורוזאורים היו עטויים בנוצות, דמויות פלומה או אף אברות מפותחות ששימשו לקישוט ולתעופה. המפורסמים שבתרופודים הם הטירנוזאורוס רקס הענק והדיינוניכוס והוולוצירפטור הקטנים יחסית אך קטלניים. הגדול שבהם היה הספינוזאורוס בעל המפרש הגבי שחי באפריקה. המשפחות הבאות הן מבן התרופודים הבולטים:
צרטוזאורים: טורפים בינוניים בעלי כרבולות גרמיות על ראשם.
מגלוזאוריים: טורפים גדולים שחיו בתור היורה. הידוע שבהם הוא המגלוזאורוס, מראשוני הדינוזאורים שנתגלו.
אלוזאוריים: טורפים גדולים שחיו בשלהי תור היורה. הידוע שבהם הוא האלוזאורוס שהגיע לאורך של 12 מטר והיה טורף על בתחומי מחייתו.
קרכרודונטוזאוריים: משפחת טורפי ענק שחיו ביבשות הדרומיות (בעיקר אמריקה הדרומית ואפריקה). כללו את הגיגאנוטוזאורוס והקרכרודונטוזאורוס הענקיים שהגיעו לאורך של מעל 13 מטר.
ספינוזאוריים: כללו טורפי ענק בעלי גולגולות עם לסתות מוארכות שהותאמו לציד דגים גדולים. המפורסמים שבהם הם הספינוזאורוס הענקי ובעל המפרש הגבי והבריוניקס בעל הטופר הכבד.
טירנוזאוריים: משפחת טורפי ענק שחיה בקרטיקון עליון ביבשות הצפוניות. הם מאופיינים בלסתות עוצמתיות וידיים קטנות בנות 2 אצבעות כל אחת. המפורסם שבהם הוא הטירנוזאורוס רקס. מינים ידועים נוספים: אלברטוזאורוס, גורגוזאורוס, דספלטוזאורוס וטרבוזאורוס.
תריזינוזאוריים: תרופודים גדולים עם טפרים דמויי חרמש שהיו צמחוניים. הידוע שבהם הוא התריזינוזאורוס הגדול.
אורניתומימיים: דינוזאורים אוכלי-כל בעלי גוף דמוי יען ומקור חסר שיניים. היו אצנים מעולים ודמו באורח חיים ליעניים אף שלא היו אבותיהם הגנטיים. מינים ידועים כוללים את אורניתומימוס, סטרותיומימוס וגלימימוס.
מנירפטורים ודרומאוזאוריים: טורפים קטנים וחכמים שרובם כנראה היו בעלי נוצות. מהם התפתחו העופות. כללו את דיינוניכוס, ולוצירפטור, דרומאוזאורוס, יוטרפטור, מיקרורפטור וסינאורניתוזאורוס.
אביאלאה – דינוזאורים מנוצים קטנים מהם התפתחו העופות.
דמויי זאורופודים (Sauropodomorpha)
פרוזאורופודים (Prosauropoda): היו אוכלי צמחים בינוניים (2–10 מטרים לאורך) ויכלו ללכת הן על ארבע רגליים והן על שתיים. התפתחו בשלהי הטריאס ומהם התפתחו הזאורופודים. ככל הנראה הפרוזאורופודה איננה קבוצה מונופליטית אלא שם המשמש לתאר קבוצה פוליפילטית של מספר ענפים של פרוזאורופודים.
זאורופודה (Sauropoda): היו הדינוזאורים הגדולים ביותר (מספר מטרים עד עשרות מטרים לאורך). בעלי צוואר ארוך וזנב ארוך. הם היו אוכלי צמחים וחיו לאורך כל עידן הדינוזאורים. פריחת הקבוצה החלה בתור היורה, והם הגיעו לשיאם בשלהי היורה ואמצע הקרטיקון. המפורסמים בין המינים הם האפטוזאורוס והברונטוזאורוס (בעבר נחשבו לאותו סוג), הדיפלודוקוס והברכיוזאורוס. הדינוזאורים הגדולים ביותר נחשבים לארגנטינוזאורוס, פטגוטיטאן ופוארטזאורוס וכן זאורופוסידון והסופרזאורוס שאורכם למעלה מ-30 מטר ומשקלם עשרות טונות. כללו מספר קבוצות ידועות:
ממנצ'יזאוריים: זאורופודים אסייאתיים בעלי צוואר ארוך במיוחד ורב-חוליות.
דיפלודוקיים: מהדינוזאורים הארוכים ביותר שחיו אי-פעם. התאפיינו בצוואר וזנב ארוכים ובמבנה גוף קל ורזה יחסית לגודלם. זנבם היה ארוך במיוחד ודמה לשוט. כללו בין השאר את הסופרזאורוס שאורכו הגיע כנראה ל-33–34 מטרים, את האפטוזאורוס הכבד שהיה מענקי היורה, את הדיפלודוקוס הארוך, הרזה והמפורסם ואת בארוזאורוס בעל הצוואר הארוך.
קמרזאוריים: דינוזאורים גדולים-בינוניים בעלי גולגולת דמוית קופסה ונחיריים גדולים. כללו את הקמרזאורוס שהיה הדינוזאור הנפוץ ביותר בתקופתו (בשלהי היורה).
ברכיוזאוריים: מהדינוזאורים הגבוהים ביותר. בעלי רגליים קדמיות הגדולות יותר מהאחוריות. כללו את הברכיוזאורוס המפורסם והנפוץ ואת הזאורופוסידון שהתנשא לגובה של כ-17 מטר. השלד של ג'ירפטיטאן שנמצא בקבוצה זו הוא אחד השלדים השלמים ביותר של זאורופודים שנתגלו.
טיטאנוזאוריה: קבוצת הזאורופודים המצליחה והמגוונת ביותר, שרדה עד לסוף הקרטיקון. כוללת כמה מהדינוזאורים הגדולים ביותר שחיו אי-פעם כמו ארגנטינוזאורוס, פוארטזאורוס, אלמוזאורוס ופרליטיטאן אך גם כמה זאורופודים קטנים יחסית. כמו כן כללה את משפחת הסלטזאוריים שהיו בעלי שריון גרמי על גופם.
בעלי אגן דמוי עוף
בעלי אגן העוף התחלקו למספר קבוצות עיקריות:
תיראופורה (Thyreophora): היו קבוצה של צמחוניים קטנים ובינוניים (1–10 מטרים לאורך) שרוב חבריה הלכו על ארבע. הם נודעו בלוחות הגרמיים שגדלו על גבם, ביוצרם שריון, בכמה מינים, ובאחרים, רכס. המפורסמים בין מיני הקבוצה הם הסטגוזאורוס בעל הלוחות על גבו והאנקילוזאורוס שגופו מכוסה במעטה שריון גרמי.
סטגוזאוריה (Stegosauria): היו קבוצה של צמחוניים בינוניים ומיעוטם גדולים (4–12 מטר לאורך) שחיו בתור היורה. הם היו צמחוניים שאכלו צמחייה נמוכה ונודעו במוחם הקטן. על גבם הזדקרו לוחיות עצם ודוקרניים שמטרתם שנויה במחלוקת בקרב החוקרים. זנבם כלל דוקרני עצם ושימש להגנה מפני טורפים. סטגוזאורוס וקנטרוזאורוס הם נציגים בולטים של קבוצה זו.
אנקילוזאוריה (Ankylosauria): הדינוזאורים המשוריינים, היו קבוצה של צמחוניים בינוניים וגדולים (4–10 מטר לאורך) שחיו בעיקר בתור הקרטיקון. דינוזאורים אלה היו מכוסים בשריון גרמי של אוסטאודרמים מכוסי קרטין, ובחלקם אף בלטו דוקרני עצם. באנקילוזאורים מאוחרים היה חמוש הזנב במעין אלת עצם כבדה ששימשה ככלי נשק להגנה מפני טורפים. אנקילוזאורוס, אאופלוצפלוס ואדמונטוניה הם נציגים בולטים של קבוצה זו.
צרפודה (Cerapoda):
אורניתופודה (Ornithopoda): היו צמחוניים גדולים עד קטנים (1–15 מטרים לאורך). נראה שכולם היו מסוגלים ללכת על רגליהם האחוריות, אם כי הגדולים שביניהם, נהגו ללכת רוב זמנם על ארבע (כמו הקנגורו האדום של ימינו). מינים מפורסמים הם האיגואנודון וההיפסילופודון.
הדרוזאוריים (Hadrosauridae): דינוזאורים צמחוניים גדולים (8–15 מטרים לאורך) בעלי מקור דמוי-ברווז ובליטות שונות על ראשיהם. היו אוכלי צמחים יעילים מאוד, בעלי סוללות שיניים מפותחות ולחיים המאפשרים את לעיסת המזון. היו נפוצים מאוד בתור הקרטיקון. פרזאורולופוס, קוריתוזאורוס, למבאוזאורוס, שאנטונגוזאורוס ואדמונטוזאורוס הם נציגים בולטים של קבוצה זו.
מרגינוצפליה (Marginocephalia): היו צמחוניים גדולים עד קטנים (1–9 מטרים לאורך). הגדולים שביניהם הלכו על ארבע, בעוד הקטנים יותר, היו דו רגליים. רוב המינים בקבוצה התהדרו בגידולים שונים על ראשיהם: קרניים, לוחות גרמיים, "כרבולות" (crest) ובליטות אחרות. המפורסם שבמיניהם הוא הטריצרטופס בעל שלוש הקרניים. פריחת הקבוצה הגיעה בעידן הקרטיקון.
פכיצפלוזאורים (Pachycephalosauria): דינוזאורים הולכים על שתי רגליים ומאופיינים בגולגולות עבות עם בליטות עצם עבות על פדחתן וחלקם גם היו חמושים בדוקרנים מסביב לכיפת עצם זו. הידועים שבהם הם פכיצפלוזאורוס וסטיגימולוק.
צרטופסים (Ceratopsia): דינוזאורים בעלי מקור דמוי-תוכי, עטרה גרמית ולעיתים גם קרניים. העטרה והקרניים שימשו ככל הנראה בעיקר לצרכים חברתיים אך אצל חלקם, כגון באאוטריצרטופס וטריצרטופס, היוו גם נשק יעיל להגנה מפני טורפים. הם זכו להצלחה בשלהי הקרטיקון, בייחוד במזרח אסיה ואמריקה הצפונית. טריצרטופס, כסמוזאורוס, פכיריינוזאורוס, סטירקוזאורוס, זוניצרטופס, פרוטוצרטופס, פסיטקוזאורוס ויינלונג (מסודרים בסדר כרונולוגי הפוך, מהמאוחר ביותר עד לקדום ביותר) הם נציגים בולטים של קבוצה זו.
לצידן היו מספר לא קטן של סוגי דינוזאורים בעלי אגן דמוי עוף, שנכון להיום, לא שייכים לאף אחת מהקבוצות הנ"ל.
בעלי חיים אחרים לצד הדינוזאורים
ממוזער|250px|דיינוסוכוס – תנינאי ענק שהגיע לאורך של 8–12 מטר ומשקל של 2.5–8.5 טונות.
המונח דינוזאורים כולל מינים מקבוצת הארכוזאוריה להם ישנם רגליים המצויות מתחת לגופם. רבים מיצורים אלה היו ענקיים ובולטים בתקופתם והיו טורפי-על גדולים. לצידם בלטו זוחלי ענק נכחדים אחרים וחיו גם מינים רבים הקיימים היום כמו מרבית חסרי החוליות, הדגים והרבה זוחלים ודו-חיים מודרניים וכן ראשוני היונקים וכמה תראפסידים גדולים כמו הפלסירה.
חלק מהיצורים בעידן המזוזואיקון היו ענקיים כמו הקולסוכוס שהגיע לאורך 5 מטרים, הדג הענקי לידסיכתיס שהגיע לאורך 16 מטר וגם חלק מקרובי הנאוטילוסיים הגיעו לגודל רב.
לצד הדינוזאורים שלטו בעולם זוחלים קדומים אשר התקיימו באותה תקופה: בשמיים שלטו הפטרוזאורים – זוחלים מעופפים שהיו למעופפים הגדולים ביותר מעולם כמו הקוואצלקואטלוס. בימים שלטו מיני פלזיוזאורים וזאורופטריגיים נוספים כמו ההנודוס אוכל הצדפות וכן מוזאזאוריים (לטאות ימיות בעלות לסתות ענקיות) לצד איכתיוזאורים שדמו בצורתם לדולפינים.
בתקופה זו שגשגו גם דמויי תנינאים, ארכוזאורים אף הם, שהיו אבות התנינאים המודרניים. הם אכלסו מגוון גומחות אקולוגיות במים וביבשה. הם כללו יצורים כמו הפוסטוסוכוס שיכלו לנוע על היבשה במהירות, המכימוזאורוס שחי בים וסרקוסוכוס הענק שחי בנהרות צפון אפריקה. באמצע הקרטיקון התפתחו התנינאים המודרניים (ענף Crocodylia), כאשר הגדול שבהם היה הדיינוסוכוס, ואלה נראו כמעט זהים לתנינאים של ימינו ותפסו אותה גומחה אקולוגית: טורפי-על במקווי מים שצדו מהמארב. חלק מהתנינים הקדומים הללו הגיעו לממדי ענק ואף טרפו דינוזאורים.
אנטומיה ופיזיולוגיה
מהו דינוזאור
ממוזער|250px|יציבה של חולייתנים יבשתיים. משמאל: יציבה של זוחל בה הרגליים פרושות לצדדים, באמצע: יציבה זקופה של דינוזאורים ויונקים, מימין: יציבה זקופה של ראויסוכיה (טורפים קדומים דמויי תנין).
ממוזער|250px|גולגולת של דיאפסידים.
ישנן שתי הגדרות פילוגנטיות וקלדסטיות (כלומר, מבוססות על "עץ משפחה" וסיסטמטיקה) לקבוצת הדינוזאורים:
כל צאצא של האב הקדמון הצעיר ביותר המשותף למגלוזאורוס ואיגואנודון.
כל צאצא של האב הקדמון הצעיר ביותר המשותף לטריצרטופס ועופות בתראים.
אם מקבלים את התזה הפילוגנטית של בארון ודייוויד ב. נורמן מ-2017 יש להוסיף להגדרות אלו גם את ההררזאורוס והדיפלודוקוס.
בפועל, כדי להבדיל בין הדינוזאורים לשאר הזוחלים הקדומים שחיו בעידן המזוזואיקון יש להסתכל על הסימנים האנטומיים הבאים בשלד:
יציבה זקופה, בה הרגליים נמצאות ישירות מתחת לגוף. יציבה זו אפשרה הליכה מהירה יותר ותמיכה במשקל עצמי גבוה יותר.
באגן הירכיים, בין עצם הכסל לעצמות החיק והשית, במקום שבו משתלב מפרק עצם הירך, אין כיסוי עצם אלא רק רקמה סחוסית (שלא משתמרת במאובנים), בניגוד לזוחלים אחרים בני אותה תקופה. תצורה זו נקראת לעיתים "אגן ירכיים פתוח".
בדינוזאורים הקדומים, הגפיים הקדמיות היו זרועות שבהן כף יד בעלת 5 אצבעות שאחת מהן – האגודל – נמצאת בכיוון נגדי לשאר האצבעות ומאפשרת סגירה ואחיזה (כמו ידיים של פרימטים). ידיים אוחזות אלה אפשרו לדינוזאורים הראשונים לצוד טרף קטן ביעילות רבה יותר ולאוחזו בקלות. בהמשך, עם התפתחות הדינוזאורים ותפיסת גומחות אקולוגיות נוספות, מאפיין זה השתנה באופן ניכר במינים רבים של דינוזאורים. (למשל: ידיהם הקדמיות של זאורופודים וצרטופסיים שהלכו על 4 דמו יותר לעמודים עם אצבעות בעלי פרסות, שלא יכלו לאחוז בכלום. או למשל: ידיהם של הטירנוזאוריים שהיו קצרות וכללו רק 2 אצבעות כל אחת.)
מאפיינים אנטומיים בגולגולת. אחד המאפיינים הבולטים הוא היותם של הדינוזאורים דיאפסידים: כלומר, הגולגולת שלהם היא בעלת שני פתחי צדע מאחורי ארובת העין, פתח אחד גובל בעצם הקשקשת ובעצם הקודקוד. מאפיין אחר הוא קיומה של עצם Quadratojugal (רבועה-לחי, QJ בתרשים שלמעלה) וסגירת הפרצה מאחורי הלסת העליונה בעצם. קיום המבנה הזה הוא מהדברים המבדילים בין גולגולת של דינוזאור לבין גולגולת של לטאה. הבדל נוסף נמצא בכך שלא הייתה לדינוזאורים עין הקודקוד הקיימת אצל חלק מן הלטאות ואצל מחודקי ראש. עצם הרבועה אצל דינוזאורים הייתה קבועה במקומה. אצל לפידוזאורים יש לעצם זאת יכולת תנועה.
שלד ועצמות
700px גולגולת
חוליות הצוואר
חוליות עמוד השדרה
חוליות אגן הירכיים
חוליות הזנב
ארובת העין
קדם-לסת עליונה
לסת עליונה
שיניים
לסת תחתונה
מזלג החזה
עצם השכם
Coracoid
עצם החזה
צלעות
עצם הזרוע
עצם החישור
עצם הגומד
כף היד
Gastralia
עצם הירך
שוקה
שוקית
כף הרגל
אגן הירכיים: עצם השת
אגן הירכיים: עצם החיק
אגן הירכיים: עצם הכסל
עצמות השברונים Skull
Cervical Vertebrae
Dorsal Vertebrae
Sacral Vertebrae
Caudal Vertebrae
Orbit – Eye Socket
Premaxilla
Maxilla
Teeth
Mandible
Furcula
Scapula
Coracoid
Sternum
Ribs
Humerus
Radius
Ulna
Manus
Gastralia
Femur
Tibia
Fibula
Pes
Ischium
Pubis
Ilium
Chevrons 700px|שלד של טריצרטופס עם שמות העצמותשלד של טריצרטופס עם שמות העצמות. לחצו על התמונה להגדלה.
גודל
ממוזער|250px|איור השוואתי של גודל אדם (1.80 מטר) לעומת דינוזאורים מחמישה ענפים עיקריים: זאורופודה (טיטאנוזאוריה), תרופודה, תיראופורה (סטגוזאוריה), אורניתופודה (הדרוזאוריים) ומרגינוצפליה (צרטופסיה – צרטופסיים).
ממוזער|250px|השוואת גדלים של הדינוזאורים הגדולים ביותר – הזאורופודים מענף טיטאנוזאוריה. גודל כל משבצת: מטר.
ממוזער|250px|השוואת התרופודים הטורפים הגדולים ביותר. גודל כל משבצת: מטר.
ממוזער|250px|השוואת הצרטופסיים הגדולים ביותר (שגודלם נע מהיפופוטם ועד פיל אפריקני). גודל כל משבצת: מטר.
ממוזער|250px|השוואת גדלים של דינוזאורים מגיל המאסטריכט, גודל כל משבצת: מטר.
ממוזער|250px|הדינוזאורים הקטנים ביותר שאינם עופות.
הדינוזאורים מפורסמים כנראה בעיקר בזכות גודלם הרב אך לא כל הדינוזאורים היו גדולים. לצד ענקים כמו הזאורופודים וההדרוזאוריים היו גם דינוזאורים הקטנים מאדם. בקרב המנירפטורים והאביאלאה (דמויי עופות) היו דינוזאורים רבים בגודל תרנגולת.
הדינוזאורים הגדולים ביותר היו גדולים מכל בעלי החיים היבשתיים שחיו פעם, וכיום משתווים להם בגודלם רק הלווייתנים. הדינוזאורים הגדולים ביותר היו, כאמור, הזאורופודים שגודלם נע בין 10 ל-40 מטר ומשקלם היה עשרות טונות. הדינוזאור הגדול ביותר שנתגלה, היה הטיטאנוזאור ארגנטינוזאורוס שאורכו נע בין ל- ומשקלו בין 70 ל-100 טון. פטגוטיטאן שנתגלה ב-2014 היה בגודל דומה: אורכו ומשקלו כ-69 טון. זאורופוסידון, פוארטזאורוס, פוטאלונגקוזאורוס, אלמוזאורוס ופרליטיטאן הגיעו לארכים של למעלה מ-30 מטר ומשקל של למעלה מ-50 טון. מבין הזאורופודים של היורה היה הסופרזאורוס הארוך ביותר (34–42 מטר) והאפטוזאורוס הכבד ביותר (50–72 טונות), והברכיוזאורוס הגבוה ביותר (15 מטר גובה ומשקל של כ-50 טונות). ישנם שני זאורופודים שייתכן והגיעו לגדלים גדולים יותר – אמפיקוליאס פרג'ילימוס שאומדן השיא של אורכו הוא 73.23 מטרים, ומשקל השיא המיוחס לו הוא 249.55 טונות, ובזה הוא היה ארוך וכבד בהרבה מכל לווייתן כחול, וברוהאתקאיוזאורוס, שמשקלו הוערך ב-135–220 טון, ואורך השיא המיוחס לו היה 150 רגל = 45.72 מטרים, וגם הוא היה ארוך וכבד מכל לווייתן. עם זאת, בגלל חומר מאובנים רעוע ביותר מעמדם והערכות גודלם מוטלים בספק גדול, שנויים במחלוקת ואינם חלק מהקונצנזוס המדעי. מבין התרופודים הדינוזאור הגדול ביותר היה ספינוזאורוס, דינוזאור טורף שחי באפריקה ואכל בעיקר דגים גדולים. אורכו היה ומשקלו מעל ל-9 טונות. במשך שנים נחשב טירנוזאורוס רקס לטורף היבשתי הגדול ביותר, באורך של ומשקל של 6–9 טונות אך בעשורים האחרונים נתגלו טורפים גדולים יותר דוגמת קרכרודונטוזאורוס, גיגאנוטוזאורוס ומפוזאורוס רוסה שאורכם נע בין 13 ל-15 מטר ויכלו אף לתקוף זאורופודים בוגרים ענקיים דוגמת ארגנטינוזאורוס ופרליטיטאן. בקרב סדרת בעלי אגן דמוי עוף היו דינוזאורים קטנים, בינוניים וגדולים. האיגואנודון הגיע לאורך של 10 מטר ומשקל של 3 טונות. ההדרוזאוריים היו כנראה הגדולים ביותר בסדרה זו ויכלו להגיע עד לאורכים של ומשקל של פיל או שניים. שאנטונגוזאורוס הגיע לאורך של מעל 15 מטר ומשקל של עד 16 טונות. בקרב תת-הסדרה תיראופורה הדינוזאורים הגדולים ביותר היו סטגוזאורוס באורך ומשקל של עד 5 טונות ואנקילוזאורוס שאורכו ומשקלו עד 6 טונות. שאר בני התת-סדרה היו בינוניים ואורכם נע בין 3 ל-6 מטר. הצרטופסים הפרימיטיביים היו קטנים-בינוניים, אורכם לא עלה על 2 מטר ומשקלם על כמה מאות ק"ג, אך הצרטופסיים המתקדמים היו בינוניים וגדולים ואורכם עלה על 4 מטר ומשקלם היה כשל קרנף או פיל אפריקאי בוגר. הצרטופסים הגדולים ביותר היו אאוטריצרטופס, טריצרטופס, טיטאנוצרטופס, טורוזאורוס ופנטצרטופס – כולם באורך ומשקל של למעלה מ-6 טונות, אך ייתכן שהטריצרטופסים הגדולים ביותר שקלו אף כ-10–12 טונות. לצרטופסיים בעלי הקרניים היו גולגולות הדינוזאורים הגדולות ביותר, שהגיעו לאורכים של 2–3 מטרים.
ממוזער|700px|מרכז|איור השוואתי של גודלי דינוזאורים מפורסמים מ-5 ענפים שונים (למעלה) והשוואה של גודלי הדינוזאורים הגדולים ביותר – הטיטאנוזאורים (למטה). מקרא ומפתח מינים: , , , , , , , , , , , , .
פלאונטולוגים חקרו את קצב הגדילה של הדינוזאורים באמצעות ניתוח העצמות שנשתמרו באמצעות מיקרוסקופ וכן באמצעות טבעות גדילה שגילו בעצמות אלה. הפלאונטולוגים הסיקו שאסטרטגיית הגדילה של הדינוזאורים הייתה שונה מהזוחלים והיונקים של ימינו. הם נולדו קטנים (מביצים שגודלן המקסימלי היה כשל כדורגל) וגדלו מהר בשנותיהם הראשונות. כעבור מספר שנים מבקיעתם חלה תקופת גדילה מהירה במיוחד ותוך מספר שנים הגיעו לגודל כמעט מלא. אחרי שהגיעו לבגרות קצב גדילתם הואט אך לא נעצר לגמרי.
לגודלם של הדינוזאורים היו יתרונות רבים. ראשית, ככל שבעל החיים גדול יותר כך קשה יותר לטרוף אותו (כיום, למשל, היפופוטמים בוגרים כמעט חסינים מטריפה על ידי תנינים בשל גודלם הרב). שנית, ככל שנפח הגוף גדול יותר ביחס לשטח הפנים אובדן החום לסביבה קטן יותר, ויחס זה גדל ככל שהיצור גדול יותר. לכן יצורים גדולים יותר מאבדים פחות חום לסביבה ויכולים לשמור על טמפרטורת גוף יציבה יחסית. דבר זה אפשר להם להיות מזותרמיים (ראו בהמשך) ולהתבסס פחות על דם חם לשמירת טמפרטורת הגוף גבוהה מספיק ובכך להסתפק בפחות מזון מאשר בעל-חיים בעל דם חם בגודל דומה. יתרון נוסף קשור לתזונה והיכולת להתקיים על מזון בעל ערך תזונתי נמוך.
זו טעות נפוצה לחשוב שכל הדינוזאורים היו יצורים גדולים או ענקיים במיוחד. אומנם, הזאורופודים, דוגמת הארגנטינוזאורוס והסופרזאורוס, הם בעלי החיים הגדולים ביותר שהילכו אי-פעם על היבשה (עם אורך של למעלה מ-30 מטר ומשקל של עד 100 טון), והטירנוזאורוס רקס היה אחד מהטורפים היבשתיים הגדולים והמפחידים ביותר, אך לצידם התקיימו גם דינוזאורים קטנים יותר, וחלקם אף היו קטנים מאדם, בעיקר הדינוזאורים המנוצים, שגודלם היה כשל תרנגולת (אורך של כ-20–30 ס"מ ומשקל של פחות מקילוגרם אחד) ואף של עורב, למשל מיקרורפטור. היו גם דינוזאורים לא-מנוצים קטנים: הקומפסוגנתוס הוא אחד הדינוזאורים הקטנים הידועים ביותר, שטרף בעיקר בעלי חיים קטנים כגון לטאות וחרקים. נתגלה גם מאובן של דינוזאור צמחוני בשם מאוסזאורוס ("לטאת עכבר") שגודלו כ- אך נראה שהמאובן שנמצא היה של גור.
בשנת 2020 זוהה "אוכולודנתאביס כהאונגראא" Oculudentavis khaungraae כ"דינוזאור הקטן ביותר" בעל גולגולת שאורכה 1.4 ס"מ ומידות שמתחרות במידותיו של יונק הדבש. לסתותיו הכילו 23 שיניים. הגולגולת נמצאה שמורה בתוך ענבר בן 99 מיליון שנה, שנמצא במיאנמאר בשנת 2020, יותר מאוחר זוהה Oculudentavis khaungraae כלטאה.
מטבוליזם
עם גילויים של הדינוזאורים הייתה סברה כי היו בעלי "דם קר". תהיות באשר לאופן שבו יצורים כה גדולים הצליחו להתנועע ביעילות ביבשה, ללא חילוף חומרים גבוה (הבא בד בבד עם אנדותרמיה, "דם חם") הביאו לערעור של סברה זו בפרט לאור עבודתו של רוברט בקר בשנות ה-80 של המאה ה-20. שאלה זו קשה לבדיקה ישירה כי במאובנים לא נשמרו תאי דם ורקמות רכות אחרות. גישה אחת לבדיקת השאלה היא בדיקת היחס בין טורפים לצמחוניים בפאונה של הדינוזאורים. בעל-חיים בעל דם חם צריך הרבה יותר מזון מאשר בעל-חיים בעל דם קר, ולכן אוכלוסיית צמחוניים נתונה יכולה להחזיק הרבה פחות טורפים בעלי דם חם מאשר טורפים בעלי דם קר. בדיקה בפאונות של הדינוזאורים הראה שהדינוזאורים היו יותר קרובים ליחס שמתקיים ביונקים, שבו רק 5% מהפאונה היא טורפים, מאשר ליחס שמתקיים עבור זוחלים (בעלי דם קר), שבו קרוב לשליש מהפאונה הם טורפים.
החוקרים גם דנו במבנה הלב של הדינוזאורים. מאחר ששני הענפים הקרובים ביותר לדינוזאורים כיום הם התנינאים והעופות, שלשניהם לב עם מבנה של ארבעה חדרים, הסיקו הפלאונטולוגים שגם לדינוזאורים היה כנראה לב בעל ארבעה חדרים. בשנת 2000 נטען כי נמצאו ראיות לקיום לב בעל מבנה ארבעה חדרים בדינוזאור (מבנה לבם של בעלי דם חם כיום: יונקים ועופות), אולם טענה זו שנויה במחלוקת.
מחקר שנערך ב-2014 טען שהדינוזאורים לא היו הומיאותרמיים כמו יונקים או הטרותרמיים כמו זוחלים אלא שילוב של השניים או משהו באמצע, דבר שלו החוקרים קראו "מזותרמיים". באמצעות ניתוח קצב גדילה ופעילות מטבולית בחולייתנים רבים מצאו החוקרים שיש קשר בין קצב הגדילה לקצב חילוף החומרים. קצב הגדילה של הדינוזאורים היה מהיר יותר מזה של זוחלים אך איטי מזה של יונקים. מכך הסיקו החוקרים שהדינוזאורים יכלו לשנות את הפעילות האנרגטית וקצב חילוף החומרים בגופם כדי להעלות את טמפרטורת הגוף שלהם ולאפשר להם לנוע במהירות (לרדוף אחרי טרף או לברוח מטורף) ומנגד הם יכלו להוריד את קצב חילוף החומרים שלהם על מנת לחסוך באנרגיה ולהקטין את כמות המזון הנדרשת לקיומם התקין. החוקרים סבורים שתכונה זו נתנה לדינוזאורים יתרון אבולוציוני שבזכותו שלטו בכדור הארץ במשך למעלה מ-150 מיליון שנה.
בשנת 2020 פורסם מחקר בהובלת החוקרת הישראלית פרופ' חגית אפק, ובו אישוש להנחה שמינים שונים של דינוזאורים היו בעלי דם חם. המחקר השתמש בשיטת האיזוטופים המצומדים כדי להעריך באיזה טמפרטורת גוף נוצרו ביצי דינוזאורים שהכילו סידן פחמתי, ומצא שהיא עמדה על 35–40 מעלות צלזיוס.
מחקר שפורסם בכתב העת Nature בשנת 2022 ובדק קצב נשימה של חמצן לפי שרידים כימיים-מולקולריים שהשאירה הנשימה על עצמות והשתמרו במאובנים מצא שהדינוזאורים בעלי אגן דמוי לטאה (התרופודים ודמויי-זאורופודים) היו בעלי דם חם ואילו הדינוזאורים בעלי אגן דמוי עוף היו בעלי דם קר.
רבייה
הדינוזאורים התרבו כמו זוחלים ועופות על ידי הטלת ביצים. הרגלי הקינון של הדינוזאורים משתנים ממין למין. חלקם קיננו לבד וחלקם קיננו בעדרים באתרי קינון שנתיים. ישנן עדויות לכך שדינוזאורים מסוימים דגרו על הביצים. ככל הנראה חלק מהדינוזאורים היו הורים טובים וטיפלו בצאצאיהם.
עם זאת, גילוי מאובנים במדגסקר של תינוקות רפטוזאורוס (זאורופוד מקבוצת טיטאנוזאוריה), הראה שהם די מהר נהפכו לעצמאיים ויכלו ללכת בקלות. עוד הראה המחקר שקצב הגדילה של התינוקות היה מהיר ביותר: בתוך כחודשיים אחד התינוקות גדל ממשקל 3.4 ק"ג למשקל של 40 ק"ג.
מגוון הדינוזאורים
הדינוזאורים היו בעלי חיים מגוונים מאוד ומילאו גומחות אקולוגיות רבות. כיום ידועים בין 700 ל-1000 מיני דינוזאורים שאינם עופות, ועוד כ-10,000 מיני עופות. רשימה של כמעט כל סוגי הדינוזאורים ניתן למצוא באתר של ד"ר תומאס ר. הולץ הבן. הטבלה שלהן מציגה רשימה חלקית של דינוזאורים ידועים ומוכרים במיוחד או בעלי חשיבות בתולדות חקר הדינוזאורים. הטבלה מציגה את המגוון הביולוגי הרב של הדינוזאורים ואת הקבוצות העיקריות שלהם. היא כוללת מידע בסיסי וכן שתי תמונות לכל דינוזאור: תמונת המאובנים או השלד, ואיור המשחזר כיצד נראה הדינוזאור בחיים.
שם בעבריתושם מדעי תמונת מאובנים שחזור קבוצה תקופה גודל הערות טירנוזאורוס רקס Tyrannosaurus "מלך הלטאות העריצות" 220px 220px תרופודה > טירנוזאוריים קרטיקון עליון 12.8 מטר,6–9 טון אולי הדינוזאור המפורסם ביותר,חי עד לסוף עידן הדינוזאורים טריצרטופס Triceratops "פרצוף בעל שלוש קרניים", בקיצור: "תלת קרן" 220pxטקסט=|220x220 פיקסלים מרגינוצפליה > צרטופסיה > צרטופסיים קרטיקון עליון אחד הדינוזאורים המוכרים והידועים ביותר, הדינוזאור הנפוץ באזור מחייתו,חי עד לסוף עידן הדינוזאורים אפטוזאורוס Apatosaurus "לטאה מטעה" 220 פיקסליםטקסט=|220x220 פיקסלים זאורופודה > דיפלודוקיים יורה עליון 21–27 מטר,26–30 מטר?32–72 טון אחד הדינוזאורים המוכרים ביותר,בעבר ברונטוזאורוס נחשב למין שלו מגלוזאורוס Megalosaurus "לטאה גדולה" 220 פיקסלים 220 פיקסלים תרופודה > מגלוזאוריים יורה עליון 9–10 מטר,1.1 טון הדינוזאור הראשון שנתגלה דיפלודוקוס Diplodocus "קורה כפולה" 220 פיקסלים 220 פיקסלים זאורופודה > דיפלודוקיים יורה עליון 27–32 מטר, 20–27 טון אחד הדינוזאורים המוכרים ביותר,סייסמוזאורוס הוא מין שלו סטגוזאורוס Stegosaurus "לטאה מקורה""לטאה בעלת גג" 220 פיקסלים 220x220 פיקסלים תיראופורה > סטגוזאוריה יורה 9 מטר, 2–3 טון אחד הדינוזאורים המוכרים ביותר דיינוניכוס Deinosuchus "טופר נוראי" 220 פיקסלים 220 פיקסלים תרופודה > דרומאוזאוריים קרטיקון תחתון 3 מטר,כ-80 ק"ג ככל הנראה בעל נוצות,גילויו פתח את "רנסאנס הדינוזאורים" אדמונטוזאורוס Edmontosaurus "לטאת אדמונטון" 220 פיקסלים 220 פיקסלים אורניתופודה > הדרוזאוריים קרטיקון עליון 12–13 מטר,3–5 טון מן הדינוזאורים הנפוצים בזמנו,חי עד לסוף עידן הדינוזאורים ברכיוזאורוס Brachiosaurus "לטאת זרוע" 220 פיקסלים 220 פיקסלים זאורופודה > ברכיוזאוריים יורה עליון וקרטיקון תחתון 26 מטר,28–43 טון אחד הדינוזאורים הגבוהים ביותר אנקילוזאורוס Ankylosaurus "לטאה מאוחה" 220 פיקסלים 220 פיקסלים תיראופורה > אנקילוזאוריה > אנקילוזאוריים קרטיקון עליון 6–10 מטר,6 טון הדינוזאור המשוריין הידוע ביותר,חי עד לסוף עידן הדינוזאורים אלוזאורוס Allosaurus "לטאה שונה" 220 פיקסלים 220 פיקסלים תרופודה > אלוזאוריים יורה עליון 9–11 מטר,2 טון אחד הדינוזאורים הטורפים הידועים ביותר ארגנטינוזאורוס Argentinosaurus "לטאת ארגנטינה" 220 פיקסלים 220 פיקסלים זאורופודה > טיטאנוזאוריה קרטיקון עליון הדינוזאור הגדול ביותר שידוע למדע ביחד עם פטגוטיטאן פטגוטיטאן Patagotitan "הטיטאן מפטגוניה" 220 פיקסליםטקסט=|220x220 פיקסלים זאורופודה > טיטאנוזאוריה קרטיקון עליון הדינוזאור הגדול ביותר שידוע למדע ביחד עם ארגנטינוזאורוס גיגאנוטוזאורוס Giganotosaurus "לטאה ענקית דרומית" 220 פיקסלים 220 פיקסלים תרופודה > קרכרודונטוזאוריים קרטיקון עליון 12–14 מטר,8–9 טון אחד הטורפים היבשתיים הגדולים ביותר איגואנודון Iguanodon "שן איגואנה" 264x264 פיקסליםטקסט=|220x220 פיקסלים אורניתופודה > איגואנודונטידים קרטיקון תחתון 10–13 מטר, כ-3 טון אחד הדינוזאורים הראשונים שנתגלו סטירקוזאורוס Styracosaurus "לטאה קוצנית" 220 פיקסלים 220 פיקסלים מרגינוצפליה > צרטופסיה > צרטופסיים קרטיקון עליון 5.5 מטר,2–3 טון מן הצרטופסיים המוכרים ביותר ממנצ'יזאורוס Mamenchisaurus "לטאת ממנצ'י (אזור בסין)" 220 פיקסלים 220 פיקסלים זאורופודה > ממנצ'יזאוריים יורה עליון 26–35 מטר, 25–60 טון דינוזאור ענק בעל הצוואר הארוך ביותר היפסילופודון Hypsilophodon "שן היפסילופוס (איגואנה)" 220 פיקסלים 220 פיקסלים אורניתופודה קרטיקון תחתון 1.8 מטר,20 ק"ג דינוזאור קטן,אחד מהדינוזאורים הנפוצים בזמנו ספינוזאורוס Spinosaurus "לטאת עמוד-שדרה" 220x220 פיקסלים 220x220 פיקסלים תרופודה > ספינוזאוריים קרטיקון עליון 14–18 מטר7–20 טון כנראה הטורף היבשתי הגדול ביותר,ככל הנראה צד דגים גדולים בנהרות זאורופוסידון Sauroposeidon "לטאת פוסידון"(אל הים ורעידות האדמה היווני) 220 פיקסליםטקסט=|220x220 פיקסלים זאורופודה > מקרונריה קרטיקון תחתון 28–34 מטר, 50–60 טון הדינוזאור הגבוה ביותר צלופיזיס Coelophysis "גוף חלול","צורה חלולה" 220 פיקסלים 220 פיקסלים תרופודה טריאס עליון 3 מטר,15–20 ק"ג ולוצירפטור Velociraptor "שודד מהיר" 220 פיקסלים 220 פיקסלים תרופודה > דרומאוזאוריים קרטיקון עליון כ-2 מטר,כ-15 ק"ג דינוזאורים מנוצים,מפורסמים בזכות פארק היורה פרוטוצרטופס Protoceratops "פנים בעלות קרניים קדומות" 220 פיקסלים 220 פיקסלים מרגינוצפליה > צרטופסיה קרטיקון עליון 1.8 מטר,180 ק"ג גלימימוס Gallimimus "דמוי עוף" 220 פיקסלים 220 פיקסלים תרופודה > אורניתומימיים קרטיקון עליון 4–6 מטר,440 ק"ג דינוזאור בינוני דמוי יען פרזאורולופוס Parasaurolophus "סמוך לזאורולופוס"(דינוזאור אחר מאזור מונגוליה) 220 פיקסליםטקסט=|220x220 פיקסלים אורניתופודה > הדרוזאוריים קרטיקון עליון 10 מטר,כ-3 טון פלטוזאורוס Plateosaurus "לטאה רחבה" 220 פיקסליםטקסט=|220x220 פיקסלים דמויי זאורופודים טריאס עליון 4–10 מטר,600–4000 ק"ג קומפסוגנתוס Compsognathus "לסת נאה" 220 פיקסלים 220 פיקסלים תרופודה > קומפסוגנתוסיים יורה עליון פחות ממטר,2.5 ק"ג דינוזאור קטן מאוד פכיצפלוזאורוס Pachycephalosaurus "לטאה בעלת ראש עבה" 220 פיקסלים 220 פיקסלים מרגינוצפליה > פכיצפלוזאוריים קרטיקון עליון 3–4 מטר, כ-1000 ק"ג אאופלוצפלוס Euoplocephalus "ראש ממוגן היטב" 220 פיקסלים 220 פיקסלים תיראופורה > אנקילוזאוריה > אנקילוזאוריים קרטיקון עליון 6–7 מטר2 טון פסיטקוזאורוס Psittacosaurus "לטאת תוכי" 220 פיקסלים 220 פיקסלים מרגינוצפליה > צרטופסיה קרטיקון עליון 2 מטר20 ק"ג הדינוזאור הנפוץ בזמנו ובאזורו ארכאופטריקס Archaeopteryx "כנף קדומה" 220 פיקסלים 220 פיקסלים תרופודה > דרומאוזאוריים > אביאלאה יורה עליון כגודל ציפור "החוליה המקשרת" בין הדינוזאורים לעופות
שיאים
בטבלה שלהלן מובאים שיאים של דינוזאורים שאינם עופות.
שיאנים דינוזאורים שיא תמונה שם הערות הדינוזאור ובעל החיים היבשתי הגדול ביותר 250px|מרכז ארגנטינוזאורוס הזוחל הגדול ביותר שחי אי-פעם הוא כנראה הדינוזאור הזאורופוד ארגנטינוזאורוס: אורכו היה ככל הנראה כ- ומשקלו נע בין 70 ל-100 טונות. מאחר שאין שלד שלם של הארגנטינוזאורוס, מדובר בהערכות. זאורופודים אחרים כגון הפוארטזאורוס, הפטגוטיטאן, הפוטאלונגקוזאורוס, הסופרזאורוס, הזאורופוסידון, האלמוזאורוס והאפטוזאורוס מתמודדים אף הם על תואר זה, והערכות גודלם משתנות עם גילוי מאובנים חדשים. ייתכן שישנם זאורופודים גדולים אף יותר כגון האמפיקוליאס מהמין Amphicoelias fragillimus והברוהאתקאיוזאורוס, אך בגלל מצב גרוע ביותר של המאובנים קיומם מוטל בספק והערכות גודלם מאוד לא מדויקות.
500px הדינוזאור והזוחל הארוך ביותר 250px|מרכז סופרזאורוס הדינוזאור הארוך ביותר שידוע מחומר מאובנים טוב הוא הסופרזאורוס, שלפי מאובנים שהתגלו ב-2021 אורכו המרבי הגיע ל-. מחזיק השיא הקודם, הפטגוטיטאן, הגיע לאורך של 37 מטר והארגנטינוזאורוס הגדול והכבד היה כנראה באורך דומה לפטגוטיטאן אך הוא ידוע מחומר מאובנים חלקי המקשה על הערכה מדויקת. הדינוזאור והזוחל הגבוה ביותר מרכז|250x250 פיקסלים זאורופוסידון כשצווארו זקוף כלפי מעלה הגיע הזאורופוסידון לגובה של כ-, זהו גובהו של בניין בן 6 קומות. הזאורופוסידון היה דינוזאור ענקי: אורכו ומשקלו 50–60 טונות. הדינוזאור עם הצוואר הארוך ביותר מרכז|250x250 פיקסלים ממנצ'יזאורוס לזאורופוד הסיני ממנצ'יזאורוס היה צוואר באורך של למעלה מ- ובו 19 חוליות, יותר מכל דינוזאור אחר. הגולגולת הגדולה ביותר 250px|מרכז אאוטריצרטופס, טריצרטופס, פנטצרטופס לבני משפחת הצרטופסיים, הדינוזאורים בעלי הקרניים, היו הגולגולות הגדולות ביותר בקרב הזוחלים היבשתיים. אורכן הגדול של גולגולות הצרטופסיים נובע מהעטרה שצומחת באחורי הגולגולת ובולטת כמעין מניפת עצם סביב הצוואר. במשך שנים החזיק בתואר הטורוזאורוס, אך ב-2004 נמצא גולגולת ארוכה יותר של פנטצרטופס, שאורכה למעלה מ-. ב-2007 התגלה הצרטופסי הגדול ביותר: אאוטריצרטופס ולו גולגולת ענקית באורך של כ-. לטריצרטופס הייתה גולגולת כבדה וחזקה, בגלל העטרה המוצקה, ואורכה הממוצע היה כ-2.2 מטר, כאשר הגולגולת הגדולה ביותר שתועדה הייתה באורך . הקרניים הגדולות ביותר 250px|מרכז טריצרטופס לטריצרטופס היו הקרניים הארוכות ביותר: למאובן MOR 3027 שכונה בשם Yoshi's Trike היו ליבות קרניים מעצם באורך וכשהיו מכוסות בקרטין אורכן הגיע ל-. בניגוד לקרני האנטילופות של ימינו, קרניו של הטריצרטופס היו גם עבות וחסונות, ושימשו כנשק יעיל נגד טורפים. הנשיכה החזקה ביותר בדינוזאורים 250px|מרכז טירנוזאורוס, טריצרטופס עוצמת הנשיכה של הטירנוזאורוס, דינוזאור טורף ענק שחי באמריקה הצפונית בשלהי הקרטיקון, הוערכה ב- ויכלה לרסק ולנפץ עצמות. לשם השוואה, עוצמת הנשיכה של תנין היאור היא כ-22,400 ניוטון ושל הדיינוסוכוס היא כ-102,000 ניוטון. לטריצרטופס הייתה נשיכה חזק מאוד בזכות שרירים גדולים המעוגנים לעטרה ולפי ההערכה עוצמת הנשיכה שלו הייתה באותו סדר גודל של הטירנוזאורוס וייתכן שאף גדולה יותר. הטורף היבשתי הגדול ביותר מרכז|250x250 פיקסלים ספינוזאורוס הספינוזאורוס, דינוזאור תרופוד שחי בצפון אפריקה, היה הטורף היבשתי הגדול ביותר: אורכו היה (לשם השוואה, אורכו של הטירנוזאורוס רקס לא עלה על 13 מטר) ומשקלו בין 7 ל-20 טונות. למרות גודלו הרב ומלתעותיו המפחידות, נראה שניזון בעיקר מדגי ענק שחיו בנהרות האזור באותה תקופה. הדינוזאור עם הכי הרבה מינים 250px|מרכז פסיטקוזאורוס בסוג פסיטקוזאורוס, שחי בקרטיקון במזרח אסיה, ידועים 9–11 מינים, יותר מכל דינוזאור אחר. הפסיטקוזאורוס היה נציג מוקדם של ענף הצרטופסים.
מיון הדינוזאורים
מבחינה פילוגנטית הענף Dinosauria מוגדר להיות קבוצת כל בעלי-החיים שהם הצאצאים של האב הקדמון המשותף הצעיר ביותר של טריצרטופס ועופות בתראים.
רוב הדינוזאורים מחולקים לשתי סדרות:
בעלי אגן דמוי לטאה – Saurischia (זאוריסקיה)
בעלי אגן דמוי עוף – Ornithiscia (אורניתיסקיה)
חלוקה זו נעשית לפי צורת אגן הירכיים. בעלי אגן הלטאה הופיעו קודם. אצלם עצם החיק (pubis) פונה קדימה ויוצרת מעין צורת V הפוך עם עצם השת (ichium). אצל בעלי האגן דמוי עוף, עצם החיק צמודה לעצם השת, אך יש לה בליטה שפונה קדימה. בפועל, שמות אלה – זאורסיקיה ואורניתיסקיה – עשויים להטעות, כי העופות התפתחו מהתרופודה, תת-סדרה של דינוזאורים בעלי אגן דמוי לטאה, ולא מדינוזאורים בעלי אגן דמוי עוף.
להלן מיון של קבוצות הדינוזאורים השונות. המיון מכיל את הקבוצות העיקריות, אך לא את כל הקבוצות והמשפחות. במאה ה-21 חלו שינויים בשיטת המיון הטקסונומית וסדרות, תת-סדרות, אינפרא-סדרות, על-משפחות ומשפחות דינוזאורים רבות שינו את מעמדן הטקסונומי. הגישה של מיון באמצעות ענפים הפכה במאה ה-21 לנפוצה יותר.
דינוזאוריה
בעלי אגן דמוי לטאה (Saurischia) 50px
תרופודה Theropoda (כולם הלכו על שתי רגליים, רובם היו טורפים)
הררזאוריים Herrerasauridae (טורפים דו-רגליים קדומים) 70px
צלופיזיים Coelophysoidea (תרופודים קטנים וקדומים, כוללים את הצלופיזיס ואת קרוביו) 70px
דילופוזאוריים Dilophosauridae (תרופודים טורפים עם בליטות וכרבולות על ראשם) 50px
צרטוזאורים Ceratosauria (תרופודים בעלי בליטות מעין קרניים, היו נפוצים בקרטיקון) 70px
טטנורים Tetanurae (בעלי "זנב קשיח", כוללים את רוב התרופודים)
מגלוזאורים Megalosauroidea (תרופודים גדולים הכוללים את המגלוזאוריים ואת הספינוזאוריים)
מגלוזאוריים Megalosauridae (תרופודים גדולים מוקדמים הכוללים את המגלוזאורוס) 70px
ספינוזאוריים Spinosauridae (תרופודים גדולים הכוללים את הספינוזאורוס והבריוניקס, אכלו בעיקר דגים) 70px
קרנוזאוריה Carnosauria (תרופודים גדולים, בהם האלוזאוריים והקרכרודונטוזאוריים)
אלוזאוריים Allosauridae (תרופודים טורפים גדולים מתור היורה) 50px
קרכרודונטוזאוריים Carcharodontosauridae (תרופודים טורפים גדולים מאוד, חיו בתור הקרטיקון) 40px
קלורוזאוריה Coelurosauria (משפחה מגוונת של תרופודים, חלקם בעלי נוצות, מהם כנראה התפתחו העופות)
קומפסוגנתוסיים Compsognathidae (קלורוזאורים קטנים, כגון הקומפסוגנתוס) 50px
טירנוזאוריים Tyrannosauridae (טירנוזאורוס וקרוביו, בעלי ידיים קטנות בנות 2 אצבעות עם טפרים) 80px
אורניתומימוזאוריה Ornithomimosauria ("מחקי יען", בהם האורניתומימיים, תרופודים חסרי שיניים דמויי יען) 70px
אלברזאוריה Alvarezsauroidea (בעיקר טורפי חרקים, עם טפר מוגדל בגפיהם הקדמיות) 70px
מנירפטורים Maniraptora (תרופודים בעלי זרועות ואצבעות ארוכות ורזות)
תריזינוזאוריה Therizinosauria (צמחוניים דו-רגליים בעלי טפרים ארוכים וראשים קטנים יחסית) 50px
אובירפטורוזאוריה Oviraptorosauria 50px
דיינוניכוזאוריה Deinonychosauria (ה"רפטורים", טורפים חכמים, קטנים עד בינוניים, בעלי טפר גדול על הבוהן) 70px
ארכיאופטריקיים Archaeopterygidae (תרופודים קטנים בעלי נוצות, עופות קמאים) 50px
אביאלאה Avialae (מהם התפתחו העופות וכללו את העופות הראשונים)
עופות Aves (העופות המודרניים) 50px
דמויי זאורופודים Sauropodomorph (צמחוניים, בעלי צווארים וזנבות ארוכים)
גואייבסזאוריים Guaibasauridae (דמויי זאורופודים פרימיטיביים, קטנים ואוכלי כל) 70px
פלטאוזאוריים Plateosauridae (פרוזאורופודים פרימיטיביים, הולכים על שתי רגליים) 70px
ריוחזאוריים Riojasauridae (דמויי זאורופודים פרימיטיביים וקטנים יחסית) 70px
מסוספונדיליים Massospondylidae (דמויי זאורופודים פרימיטיביים וקטנים יחסית) 70px
זאורופודה Sauropoda (דמויי זאורופודים גדולים וכבדים, הולכים על ארבע רגליים)
וולקנודוניים Vulcanodontidae (זאורופודים פרימיטיביים עם גפיים דמויות עמודים) 70px
אאוזאורופודה Eusauropoda ("זאורופודים אמיתיים")
צטיוזאוריים Cetiosauridae ("לטאות לווייתן") 60px
טוריאזאוריה Turiasauria (קבוצה של זאורופודים שחיו באירופה) 60px
נאוזאורופודה Neosauropoda ("זאורופודים חדשים")
דמויי דיפלודוקיים Diplodocoidea (דינוזאורים בעלי צוואר וזנב ארוכים)
דיפלודוקיים Diplodocidae (זאורופודים ארוכים, בעלי זנב דמוי שוט, בעלי גולגולות קטנות ושיניים דמויי עפרונות) 75px
דיקראוזאוריים Dicraeosauridae (זאורופודים בעלי זיזי שדרה מפוצלים וארוכים, וכנראה מפרש כפול) 70px
רבאצ'יזאוריים (Rebbachisauridae) (זאורופודים בעלי סוללת שיניים בחזית פיהם) 50px
מקרונריה Macronaria (גולגולות דמויות קופסה, שיניים דמויי כפיות או עפרונות)
ברכיוזאוריים Brachiosauridae (בעלי צוואר ארוך וגבוה, גפיים קדמיות גדולות) 50px
טיטאנוזאוריה Titanosauria (קבוצה מגוונת, נפוצים בעיקר ביבשות הדרומיות, חיו בקרטיקון) 80px
טיטנוזאוריים (Titanosauridae)
אנטרקטוזאוריים Antarctosauridae (כללו ענקים כמו ארגנטינוזאורוס ואלמוזאורוס)
סלטזאוריים (Saltasauridae) (זאורופודים בעלי שריון גרמי) 70px
קמרזאוריים (Camarasauridae) (בעלי גולגולת דמוית קופסה) 70px
בעלי אגן דמוי עוף Ornithischia 50px
הטרודונטוזאוריים Heterodontosauridae (אורניתופודים קטנים, צמחוניים או אוכלי כל עם שיניים דמויי שיני כלב)
תיראופורה Thyreophora (דינוזאורים בעלי מעטה גרמי, רובם הלכו על ארבע רגליים)
סטגוזאוריה Stegosauria (בעלי בליטות עצם על גבם ודוקרניים על זנבם, סטגוזאורוס וקרוביו) 50px
אנקילוזאוריה Ankylosauria (הדינוזאורים המשוריינים, בעלי מעטה גרמי וקוצני, ולעיתים מעין אלה בזנבם) 70px
גנאזאוריה Genasauria (דינוזאורים קטנים, הולכים על הרגליים האחוריות)
לסוטוזאוריים Lesothosaurus 50px
צרפודה Cerapoda
אורניתופודה Ornithopoda (מגוונים בגודלם, הולכים על 2 או 4 רגליים, בעלי מנגנון לעיסה מתקדם ולעיתים בליטות על ראשם) 70px
הדרוזאוריים Hadrosauridae (דינוזאורים בעלי מקור דמוי ברווז וכרבולות על ראשיהם) 70px
מרגינוצפליה Marginocephalia ("ראשים עם שוליים", בעלי גולגולות עבות ובליטות שונות על ראשם)
פכיצפלוזאורים Pachycephalosauria (דו-רגליים עם בליטה עבה דמוית כיפה על בראש הגולגולת שלהם) 70px
צרטופסים Ceratopsia (רובם הולכים על ארבע רגליים, עם מקור דמוי תוכי ובליטה גרמית על ראשם)
פסיטקוזאוריים Psittacosauridae (הדינוזאורים הפרימיטיביים ביותר בסדרה: קטנים, בעלי מקור תוכי, דו-רגליים) 50px
פרוטוצרטופסיים Protoceratopsidae (קטנים, הולכים על ארבע רגליים, בעלי עטרה) 60px
צרטופסיים Ceratopsidae (גדולים, הולכים על ארבע רגליים, בעלי עטרות גדולות וקרניים מפותחות) 80px
עידן הדינוזאורים
עידן המזוזואיקון החל לפני כ-252 מיליון שנה. תחילתו של עידן זה בהכחדת פרם-טריאס – הכחדה המונית גדולה, אשר הביאה לסיומו את העידן הקודם, עידן הפלאוזואיקון (הזמן מסוף עידן החיים הראשון, הפרקמבריון, שנמשך עד לפני 542 מיליון שנה ועד ההיכחדות הגדולה האמורה מעלה). עם תחילת עידן המזוזואיקון, אוכלסה היבשה במינים רבים של זוחלים. אף אחד מאלה לא היה דינוזאור.
ממוזער|250px|שני פלטוזאורים בנוף מדברי האופייני לתור הטריאס.
שמו של התור הראשון בעידן המזוזואיקון היה תור הטריאס. בזמנו, היה כדור הארץ מקום חם ויבש, באופן כללי. הוא היה יבש בהרבה, יחסית לתור הפרם, שקדם לו. בעלי חיים היו במירוץ להסתגלות לתנאים החדשים. בין קבוצות בעלי החיים הרבות שאכלסו אותה עת את היבשה, בלטו שתיים: סינאפסידה וארכוזאוריה. הראשונים, ששלטו במגוון צורות בעידן הפרם ובתחילת הטריאס, התמעטו עם הזמן, עקב תחרות עם הקבוצה השנייה, הארכוזאוריה. הארכוזאוריה הוכיחה עצמה כקבוצה מאוד מוצלחת, מבחינה אבולוציונית. הם פיתחו מינים רבים, מגוונים בגדלם וצורתם. חלק מהארכוזאורים היותר פרימיטיביים היו גדולים ושוכני מים. קבוצה אחת שלהם, התנינים, שרדה את מבחן הזמן. ארכוזאורים אחרים, דמו לתנינים, אך שכנו על היבשה וצוידו ברגליים ארוכות וחזקות משל קרוביהם המימיים. מהם גם היו קטנים, דו-רגליים. חלק מהאחרונים הפכו לדינוזאורים, שתחילה נבדלו אך מעט (בעיקר במבנה השלד) מאבותיהם. לקראת סוף הטריאס, תפסו הדינוזאורים גומחות אקולוגיות רבות שהיו שייכות לפני כן לסינאפסידה ולארכוזאוריה. סדרת הזאוריסקיה הייתה הראשונה שהתפתחה. התרפודים, הדינוזאורים הטורפים, שמרו תחילה על הצורה הבסיסית שירשו מהארכוזאורים, אך לקראת סוף הטריאס, התפתחו מהם הפרוזאורופודים ארוכי הצוואר, שלא דמו לשום חיה שהתקיימה לפניהם. בשלהי הטריאס התפתחה גם סדרת האורניתיסקיה, ואלה התחילו כאוכלי צמחים דו-רגליים קטנים בעלי מקור בחזית הפה.
ממוזער|250px|נוף מיוער האופייני לתור היורה.
התור השני בעידן המזוזואי היה תור היורה. הוא החל לפני כ-201 מיליון שנה, בשינוי אקלים נוסף. כדור הארץ הפך למקום טרופי לח ומיוער. פריחת הדינוזאורים החלה. ביורה הגיעו הזאורופודים לגדלים אליהם לא הגיע אף בעל חיים יבשתי אחר. קבוצת האורניתיסקיה התפתחה והורכבה בעיקר מאוכלי צמחים קטנים וזריזים, לצד דינוזאורים בעלי שריון כגון הסטגוזאורים ואבות האנקילוזאורים. בשלהי היורה שלטו הזאורופודים הענקיים ממשפחות הדיפלודוקיים, הקמרזאוריים והברכיוזאוריים, רבים מהם נתגלו בתצורת מוריסון שבארצות הברית. הזאורופודים הגדולים הגיעו לאורכים של 26 עד למעלה מ-30 מטרים ומשקל של עשרות טונות (הדיפלודוקוס הרזה שקל כ-20 טונות, הסופרזאורוס הארוך שקל כ-35–40 טונות, הברכיוזאורוס הגבוה שקל למעלה מ-40 טונות ומשקלו של האפטוזאורוס המוצק והכבד נע בין 32 ל-73 טונות). בנוסף לדינוזאורים, התפתחו היונקים, מסינפסידים קטנים. היונקים עתידים להישאר קטנים ודמויי עכברים, כמעט עד סוף עידן הדינוזאורים. קרוביהם של הדינוזאורים, הפטרוזאוריה, התפתחו גם הם מארכוזאורים קטנים, אך התמחו בתעופה ולא בריצה דו-רגלית. בעלי חיים מעופפים אחרים שהופיעו בעידן היורה, היו העופות. באותה עת, הם לא היו שונים ממינים אחרים של דינוזאורים בעלי נוצות קטנים. הנוצות, שנועדו תחילה לשמירת חום הגוף ולתצוגה (בחיזור, קרבות וכדומה) איפשרו לקבוצה הזאת לגלוש באוויר. זוחלים רבים, שלא היו דינוזאורים, אכלסו את הימים. רובם המכריע נכחד בסוף עידן המזוזואיקון. צבי הים, שהיו אחת מקבוצות הזוחלים האלה, שרדו.
ממוזער|250px|דספלטוזאורוס טורף דינוזאור צרטופסי בערבות האופייניות לקרטיקון.
התור השלישי במזוזואיקון היה תור הקרטיקון. תחילתו לפני כ-145 מיליון שנה והוא היה הארוך ביותר, אם כי גם האחרון בעידני שלטון הדינוזאורים. אפיונו היה אקלים חם ויבש למחצה, דומה יותר לאקלים של ימינו מאשר לזה של עידן היורה. יערות דלילים, ערבות שיחים וחורש שלטו בנוף. כמו כן, היו מדבריות רבים. אמריקה הצפונית נחלקה לשני חצאים על ידי הים הפנימי המערבי ובחופים שגשגו תנינאי ענק דוגמת הדיינוסוכוס. האורניתיסקיה הגיעה בתקופה זו לשיא גודלה ותפארתה. בשונה מהזאורופודים, ששלטו בין הצמחוניים של תקופת היורה, הדינוזאורים באורניתיסקיה היו מסוגלים ללעוס את מזונם ולהפיק ערך תזונתי גבוה יותר מתוך היערות המדוללים של הקרטיקון. הדינוזאורים מהאורניתיסקיה מעולם לא הגיעו למערך הגדלים של הזאורופודים, אך הפכו למגוונים בהרבה. לרבים מהם היו קרניים ובליטות גרמיות אחרות על ראשם. עם זאת, בתקופה זו חיו הדינוזאורים הגדולים ביותר – זאורופודים מהענף טיטאנוזאוריה שהגיעו לאורכים של למעלה מ-30 מטר ומשקל של 50 עד 100 טונות. בו זמנית, החלו להתפתח תרופודים (דינוזאורים טורפים) שהיו אינטליגנטיים במובהק מהאחרים. נטען כי לולא נכחדו, יכול היה סוג יחיד שלהם (טרודון) להתפתח לדמוי אנוש. התאוריה שהוצגה בשנת 1982 עוררה לעג. בשלהי הקרטיקון שלטו בפאונה של אמריקה הצפונית ומזרח אסיה ההדרוזאוריים והצרטופסים. בגיל הקמפן הגיעו קבוצות אלה לשיא מבחינת מגוון המינים. בגיל האחרון של הקרטיקון, המאסטריכט חלה ירידה גדולה במגוון מיני הדינוזאורים, אך בתקופה זו חיו כמה מבעלי החיים המרשימים ביותר, בהם הטירנוזאורוס רקס האימתני והענק, והטריצרטופס החזק שהיה הדינוזאור הנפוץ ביותר באמריקה הצפונית עד להכחדת קרטיקון-פלאוגן בה נכחדו רוב הדינוזאורים.
בסופו של הקרטיקון נשמדו רוב בעלי החיים והצמחים שהיו קיימים. מהדינוזאורים (כולל העופות), היונקים והארכוזאורים, שרדו מינים בודדים. אז החל עידן הקנוזואיקון – "עידן החיים החדשים" – הוא עידן היונקים.
+ עידן הדינוזאורים תור תקופה (במיליון שנה לפני זמננו) מפה קבוצות דינוזאורים בולטות טריאס – Triassic 252 – 201 100px דינוזאורים קדומים, תרופודה, פרוזאורופודה יורה – Jurassic 201 – 145 100px זאורופודה (דיפלודוקיים), תרופודה, סטגוזאוריה, אורניתופודה קרטיקון – Cretaceous 145 – 66 100px תרופודה: קרכרודונטוזאוריים, טירנוזאוריים וקלורוזאוריה, טיטאנוזאוריה, צרטופסים, הדרוזאוריים
הדינוזאורים ומוצא העופות
ממוזער|250px|מאובן של ארכאופטריקס
אחת התכונות המיוחדות בתרופודים היא שחלק מהם פיתחו הרבה סוגי נוצות מעניינים. לנוצות אלו היו הרבה שימושים כמו בידוד, קישוט ואפילו תעופה. לכל תרופודים היו הרבה מיני נוצות על הגוף ששימשו לשימושים רבים. רוב התרופודים היו מכוסים בכמות כלשהי של נוצות. להתרופודים הגדולים יותר היו פחות נוצות מפני שהם לא הצטרכו בידוד בשל גודל גופם אשר שמר על חום בעצמו. תכונה זו נמצאת גם ביונקים גדולים בני ימינו, למשל פילים, אשר חוסרים בשיער ברוב גופם. לעומת זאת תרופודים גדולים אשר חיו באזורים קרים יותר, היו מכוסים בנוצות רבות יותר כמו היוטירנוס, קרוב המשפחה של הטירנוזאורוס רקס שהיה מכוסה בנוצות פרימוטיביות דמויות פלומה. בתרופודים הקטנים יותר נוצות כיסו את רוב הגוף. נוצותיהם שמרו על חום גופם ושימשו לקישוט. הנוצות של דינוזאורים היו צבעוניות וססגוניות. מספר מאובנים נמצאו בסין אשר אפשרו לחוקרים לשחזר את צבעם של הדינוזאורים.
דינוזאורים קטנים ומנוצים מהקבוצה מנירפטורה הובילו לעופות בני ימינו אשר התפתחו מדינוזאורים קטנים שטיפסו על עצים. עופות לא מאוד מיוחדים בשל יכולתם לעוף, תעופה התפתחה בדינוזאורים הרבה פעמים. לא תמיד הדינוזאורים השתמשו בנוצותיהם ליצירת כנפיים, דינוזאור אחד בשם יי צ'י השתמש בקרום עורו דמוי כנף ועף בעזרתו. תרופודים רבים היו דומים לציפורים לעומת מראם בסרטים.
תפוצת הדינוזאורים
עקבות דינוזאורים כמעט זהות נמצאו בדרום אמריקה ובאפריקה והחוקרים משערים שהדבר מעיד על מעבר בין היבשות שהתקיים לפני כ 120 מיליון שנה.
הכחדת הדינוזאורים
הדינוזאורים חיו בעולם במשך כ-177 מיליון שנה (מ-243 מיליון שנה לפני זמננו ועד כ-66 מיליון שנה לפני זמננו) ונפוצו בכל היבשות שהיו קיימות באותה עת. מכאן שהם היו אחת הקבוצות המוצלחות ביותר על פני האדמה. עובדה שעשתה את היעלמותם בהכחדת קרטיקון-פלאוגן למסתורית.
הסיבות להכחדת הדינוזאורים
בעבר, כאשר הידע עליהם היה דל יותר, שיערו כי הכחדת הדינוזאורים נבעה מה"פרימיטיביות" שלהם. חשבו כי הם לא היו "מפותחים" או "מותאמים" מספיק כדי לשרוד. אף טענו שהיונקים הראשונים (שהיו קטנים ודמויי חולדה) אכלו את ביצי הדינוזאורים כולן. תאוריות אלו נשללו והוצעו השערות אחרות לגבי נסיבות הכחדתם של הדינוזאורים. הרווחת שבהן, שהעלו בשנת 1980 הפיזיקאי לואיס אלוורז ובנו הגאולוג וולטר אלוורז, היא פגיעת מטאוריט ענק, ככל הנראה שבר של כוכב שביט, בחצי האי יוקטן שבמקסיקו לפני כ-66 מיליון שנה, בסוף תקופת הקרטיקון ותחילת הפלאוגן. הפגיעה גרמה לגל עצום של הדף, חום ואש, ואחריו להעלאת ענן אבק עצום לאוויר, ענן שכיסה את כדור הארץ וחסם את קרני השמש במשך חודשים. להשערה זו תימוכין בגילוי המכתש בקרבת חצי האי יוקטן בשנת 1991 ובמציאת מתכות נדירות הנפוצות באסטרואידים, כגון אירידיום, בשכבות גאולוגיות המתוארכות כסמוך למועד היעלמותם של הדינוזאורים (גבול K-Pg). במחקר של אוניברסיטת אדינבורו שפורסם ב-2014 הגיעו החוקרים למסקנה שהאסטרואיד הוא סיבת ההכחדה "כמעט בוודאות".
בעקבות פגיעת המטאוריט מתו מרבית הצמחים עקב מחסור באור, ותוך זמן קצר רוב היצורים בעלי חילוף החומרים הגבוה, אלו שנזקקו לכמויות גדולות של מזון, מתו מרעב. לעומתם, יצורים בעלי חילוף חומרים נמוך (קרי דם, כגון זוחלים) היו מסוגלים לעבור את תקופת החושך הזאת עם מעט מאוד מזון. בעלי חיים שהיו מסוגלים לחרוף, או כאלה בעלי כסות מחממת, היו בעלי סיכוי טוב יותר לשרוד. משנגמרה תקופת החושך, רוב הדינוזאורים נעלמו מהעולם מבלי להותיר צאצאים, יחד עם כ-60% עד 85% מהמינים על כדור הארץ. סביר להניח, כי מלבד העופות, עברו גם כמה דינוזאורים יבשתיים קטנים את המשבר, אך נכחדו מסיבות אחרות תוך מיליונים ספורים של שנים.
תאוריה נוספת, שמגובה בעדויות גאולוגיות ואינה סותרת את תאוריית המטאוריט, טוענת שפעילות געשית מוגברת בשלהי המאסטריכט (גיל בסוף הקרטיקון) תרמה גם היא להכחדה ההמונית ולדילול אוכלוסיות הדינוזאורים, ופגיעת המטאוריט בצ'יקשולוב הייתה נקודת מפנה שהכחידה את האוכלוסיות שנפגעו מהפעילות הגעשית.
השורדים
בהכחדת קרטיקון-פלאוגן נכחדו רוב הדינוזאורים, כל הפטרוזאורים וכמעט כל הזוחלים הימיים.
החולייתנים ששרדו את ההכחדה כוללים מיני דגים רבים וכרישים, זוחלים קטנים, צבים ותנינאים, העופות (שהיו כאמור צאצאי הדינוזאורים) והיונקים. את ההכחדה שרדו גם חסרי חוליות רבים בהם המדוזות, פרוקי-הרגליים (ובפרט החרקים) והרכיכות.
את מקומם של הדינוזאורים כשליטי היבשה תפסו בהתחלה העופות ומאוחר יותר היונקים. התנינאים המשיכו להיות טורפי-על במקווי מים דוגמת נהרות, אגמים וביצות.
תארוך עידן הדינוזאורים
במשך שנים היה מקובל לתארך את סוף עידן הדינוזאורים בתאריך של 65.5 משל"ז (65.5 מיליון שנה לפני זמננו) אך כיול חדש של שיטות התארוך הרדיומטרי שנעשה ב-2013 שינה אומדן זה ל-66 משל"ז.
חקר הדינוזאורים
גילוי ומחקר של מאובנים
ממוזער|250px|שחזור של מאובן של דינוזאור, כפי שנתגלה בשטח עצמו
ממוזער|250px|מן השטח אל המוזיאון: אחרי חפירת המאובן יש להכינו למחקר במעבדה. אחרי המחקר עושים טכנאי המוזיאון יציקות (casts) לפי העצמות המאובנות שנמצאו, ומשתמשים ביציקות אלה לצורכי מחקר (בעיקר מחקר ביומכני) וכן לצורכי תצוגה לקהל הרחב. הטריצרטופס שבתמונה, במוזיאון הרי הרוקי, מורכב מיציקות של מאובנים שנמצאו בחפירה ב-2010 (בחום) ואילו החלקים שלא נמצאו (בלבן) שוחזרו על סמך מאובנים אחרים של טריצרטופס שנתגלו במקומות וזמנים אחרים.
מציאת המאובנים היא עבודה הדורשת מיומנות רבה. תחילה, במקום שבו יש הערכה כי קיימים מאובנים, מסלקים אדמה וסלעים – לרוב עבודה זו נעשית בידי מחפרים ודחפורים (אך פעם נעשתה באמצעים פרימיטיביים יותר), אך כאשר מתחילים להתגלות המאובנים, עוברים לעבוד עם כלים עדינים יותר כגון אתים, מכושים ומקדחים. לאחר שמוציאים את העצמות, לעיתים מתגלה כי חלקן רכות ועשויות להישבר מאוד בקלות. לכן, עוטפים אותן בגבס. לאחר שהגבס מתקשה, מכניסים את העצם לתוך תיבה מרופדת והיא נשלחת היישר למעבדה.
במעבדה מנקים הטכנאים את המאובנים משאריות הסלע שעטף אותם, מבצעים בהן טיפולי שימור ומכינים אותם למחקר. במקביל, בעיקר במעבדות מחקר המסונפות למוזיאונים, יוצרים הטכנאים יציקות מדויקות על פי המאובנים ויציקות אלה משמשות בעיקר לתצוגה מוזיאלית אך גם למחקר, בעיקר מחקר ביומכני.
את המאובנים המקוריים אפשר לחקור במגוון רב של דרכים, כולל מחקר היסטולוגי ובחינת המבנה המיקרוסקופי של העצם באמצעות מיקרוסקופים בעוצמות שונות. צלקות במאובנים מלמדים על מקום וצורת החיבור של השרירים, ובכך מאפשרים להסיק על התנועה של היצור. מאובנים רבים מתעדים גם פציעות, מחלות ופתולוגיות שונות – תכונות שבעבר נחשבו לפוגמות במאובן אך כיום נחשבות לבעלות ערך רב שכן ניתן ללמוד מהן על אורח חייו של היצור.
לפי המאובנים שנמצאו מנסים הפלאונטולוגים, בעזרתם של טכנאי המוזיאון ואמנים פלאונטולוגים לשחזר את השלד השלם של הדינוזאור, לרוב בתנוחה טבעית, ועל פיו גם לשחזר איך הדינוזאור נראה כשהיה בחיים. שלדים מורכבים מוצגים במוזיאוני טבע ואילו איורים וציורים של דינוזאורים מופיעים בפרסומים כתובים לרבות מאמרים מדעיים, מאמרי מדע פופולרי וספרים.
מאובנים של דינוזאורים קטנים מאוד, יכולים להימצא בשלמותם על פני שכבת סלע יחידה. במאובנים כאלה, ניתן לעיתים למצוא גם שרידי נוצות, איברים פנימיים ואף את ארוחתו האחרונה של היצור.
תולדות חקר הדינוזאורים
מאובני דינוזאורים נתגלו ברחבי העולם מאז ראשית התרבות האנושית, אבל הם זוהו כ"דרקונים" או מפלצות אחרות דמויות תנין או נחש ונהפכו לחלק מהתרבות והמיתולוגיה המקומיות.
רק בשנות העשרים של המאה ה-19 זוהו מאובני הדינוזאורים ככאלה. לראשונים שגילו מאובני דינוזאורים ככאלה נחשבים ויליאם בקלנד, כומר ופרופסור לגאולוגיה בריטי, וגדעון מנטל, רופא בריטי שהפך לגאולוג. עם זאת, המאובן הדינוזאורי הראשון שנודע במערב נמצא בבריטניה בשנת 1676. שבר העצם היה חלק מעצם רגל, מקטע שמגיע עד הברך ולכן סווג כשבר עצם של "אדם ענק". המאובן זוהה בשנת 1824 כמגלוזאורוס, לאחר שהחל משנת 1822 נתגלה גם חלק מלסתו של מין זה בבריטניה ובשנת 1824 שלד שלם יותר. בינתיים גילו גדעון מנטל ואשתו שלד ראשון של איגואנודון במכרה פחם, שחלק ניכר מעצמותיו נשתמרו.
ריצ'רד אוון הוא שטבע את שמם, בשנת 1842 (פירוש השם ביוונית עתיקה: 'לטאות-אימים' אך הכוונה של אואן הייתה 'זוחלים גדולים באופן מעורר אימה'). אואן תרם רבות לעניין המדעי והתרבותי בדינוזאורים, ובין השאר יזם הצבת פסלי דינוזאורים בגודל טבעי (כפי שחשב בזמנו שהם נראו, אך היום אנו יודעים ששחזורים אלה היו שגויים מאוד) בגני התערוכה הגדולה וארמון הבדולח.
הפלאונטולוגיה בארצות הברית של המחצית השנייה של המאה ה-19 התאפיינה במירוץ קדחתני בין פלאונטולוגים וציידי מאובנים על גילוי כמה שיותר מיני דינוזאורים חדשים. בולטת במיוחד הייתה "מלחמת העצמות" בין עותניאל צ'ארלס מארש ואדוארד דרינקר קופ שהתפתחה ליריבות מרה. המירוץ אחר מינים חדשים גרם לשניהם לעשות שגיאות מדעיות ואתיות. עם זאת, היריבות ביניהם תרמה לגילוי מינים רבים של דינוזאורים, בהם הדינוזאורים המפורסמים ביותר כגון האפטוזאורוס הגדול (שנודע גם כברונטוזאורוס במשך שנים רבות), האלוזאורוס הטורף, הסטגוזאורוס בעל הלוחיות המוזרות והטריצרטופס שהיה המצליח ביותר במשפחה המגוונת של הדינוזאורים בעלי הקרניים. מבין ציידי המאובנים הנודעים של התקופה נמנו ג'ון בל האטצ'ר, משפחת שטרנברג (צ'ארלס הזליוס שטרנברג ובניו ג'ורג' פ. שטרנברג, צ'ארלס מורטרם שטרנברג ולוי שטרנברג) וברנום בראון.
בשנות ה-20 של המאה ה-20 יצאו מספר משלחות מחקר למדבר גובי שבסין ומונגוליה וגילו מיני מספר דינוזאורים חדשים בהם הפרוטוצרטופס, הפסיטקוזאורוס, האובירפטור והוולוצירפטור. חקר הדינוזאורים בסין העממית החל רק בשנת 1972 כאשר מדען מקומי החל לקנות בכסף שלדי "דרקונים" שנחפרו על ידי מקומיים. במשך אלפי שנים היו "שיני דרקונים" ו"עצמות דרקונים" חלק מהתרבות המקומית ורכיב ברפואה הסינית. השלדים נטחנו כדי לעשות מהם שיקויים. אחרי שהחל המדען במחקריו הודבק השם "קונגלונג" בסינית ל"דינוזאורוס", כאשר "לונג" משמעו "דרקון" בסינית. בשנת 1979 נפתח מוזיאון הדינוזאורים הראשון בסין. נתגלו אתרים מלאי מאובנים בזיגונג ובדאשאנפו, והחל משנת 1996 החלו להתגלות בהילונגג'יאנג שרידיהם של לפחות 4 מיני דינוזאורים מנוצים שמגילוים השתכנעו המדענים באופן סופי באשר למוצאם הדינוזאורי של העופות, ולא נזקקו להתייחס בעניין זה רק אל ארכאופטריקס שכל מאובניו נתגלו בגרמניה. התברר שדינוזאורים מנוצים היו יותר נפוצים מהמשוער קודם לכן.
במשך שנים נחשבו הדינוזאורים ליצורים מגושמים בעלי "דם קר" שרוב הזמן רבצו בשמש חסרי מעשה. דבר זה השתנה בסוף שנות ה-60 של המאה ה-20 בעקבות התגלית של הדיינוניכוס – דינוזאור טורף קטן-בינוני שלא היה ספק לגביו שניהל אורח חיים פעלתני והיה מסוגל לריצה מהירה וטריפה פעילה, וככל הנראה היה בעל "דם חם". את נקודת המבט המהפכנית הזו קידם הפלאונטולוג המפורסם רוברט "בוב" בקר (Bakker). הוא פרסם את מאמרו הראשון בנושא זה ב-1968. הוא היה מבין הראשונים שטענו שהדינוזאורים היו אנדותרמיים (בעלי דם חם) במאמר "Dinosaur Renaissance" שפורסם באפריל 1975 בסיינטיפיק אמריקן. מאמר זה הוביל לתקופת "רנסאנס הדינוזאורים" בפלאונטולוגיה. עבודתו החשובה "The Dinosaur Heresies" פורסמה ב-1986.
בשנות ה-90 של המאה ה-20 נתגלו דינוזאורים רבים באמריקה הדרומית ובעיקר בפטגוניה שבארגנטינה. הם כללו טורפים ענקיים כמו הגיגאנוטוזאורוס והמפוזאורוס וטיטאנוזאורים ענקיים ביותר כמו הארגנטינוזאורוס והפוארטזאורוס שהגיעו לממדי ענק של 30–40 מטר ומשקל של 50–100 טון. לצידם נתגלו גם כמה מהדינוזאורים מן המוקדמים ביותר, שחיו לפני כ-240–230 מיליון שנה לפני זמננו. חוקרים בפטגוניה שבדרום ארגנטינה גילו במאי 2014 מאובן בן 90 מיליון שנים של הדינוזאור שככל הנראה הוא אחד הגדולים ביותר שנמצאו. ב-2017 הוא תואר מדעית וקיבל את השם פטגוטיטאן. הוא היה לזאורופוד מהענף טיטאנוזאוריה. לפי הערכות ראשוניות משקלו היה 77 טונות, אורכו כ-40 מטרים וגובהו כ-20 מטר, אך במאמר שבו הוגדר מדעית קטנו ההערכות במקצת ל- ומשקל של 69 טון מטרי. הערכות אלו מציבות אותו כקטן במקצת מארגנטינוזאורוס אך באותו סדר גודל.
במאה ה-21 נתגלו בסין מינים רבים של דינוזאורים מנוצים שנשתמרו היטב בתוך חול דק. גילויים אלה הובילו להשערה שמינים רבים של תרופודים שתוארו בעבר כבעלי עור קשקשים היו גם הם מכוסים בפלומת נוצות, וביניהם נכלל כנראה גם הטירנוזאורוס הגדול והאימתני. בעשור השני של המאה ה-21 זה גילו הפלאונטולוגים שרידים של פיגמנטים ומלנוזומים (צבענים ביולוגיים) במאובני דינוזאורים, דבר שאפשר להם לשחזר את הצבע של חלק ממיני הדינוזאורים בעת שהיו בחיים.
מאז נמצאו מאובנים של מינים רבים מאורך של 20 ס"מ עד 40 מטר וההערכה היא כי מדובר בכמה מאות סוגים שונים של דינוזאורים שהתקיימו בעבר. חקר הדינוזאורים הוא רב תחומי ומשתתפים בו מדענים מדיסציפלינות שונות (פלאונטולוגים, גאולוגים וביולוגים בין השאר). נתגלו קרוב ל-900 מיני דינוזאורים. רוב המינים נקבעו על סמך מציאת עצם יחידה, או עצמות בודדות. השוואה של העצמות, לעצמות מינים אחרים, ששלדם שלם יותר, מאפשרת לקבוע את שיוכו המיוני של הדינוזאור וכן את שחזור (אם כי לא תמיד באופן מדויק) מראהו של הדינוזאור. ברוב המינים של הזאורופודים התגלו רק שלדים חלקיים, בין הזאורופודים הגדולים שידועים משלד שלם יחסית נכללים ג'ירפטיטאן, סופרזאורוס, פוטאלונגקוזאורוס ודרדנוטוס. מאובנים של דינוזאורים, העתקים של שלדים או דגמים משוערים שלהם מוצגים לקהל הרחב במוזיאונים רבים וספרים ותסריטים רבים חוברו אודותיהם.
ב-2017 פרסמו ד"ר דייוויד ב. נורמן, מתיו בארון ופול בארט מאמר ב-Nature שמציע תזה חדשה לחלוקה הטקסונומית-סיסטמטית-פילוגנטית של הדינוזאורים. לפי תזה זו, תת-הסדרה תרופודה איננה נכללת עוד ב-Saurischia (בעלי אגן דמוי לטאה), סדרה שכוללת כעת רק את ההררזאורוס ודמויי זאורופודים (Sauropodomorpha) הכוללים את הזאורופודים. במקום, התרופודה וסדרת ה-Ornithischia (בעלי אגן דמוי עוף) מאוחדים לסדרה חדשה Ornithoscelida (אורניתוסקלידה). אם הצעה זו תתקבל בקרב הקהילה המדעית היא תהווה שינוי משמעותי בחקר הפילוגנטיקה של הדינוזאורים.
רוב המאובנים שנתגלו כללו רק שלדים מאובנים ולעיתים טביעות עור ונוצות מאובנות. עם זאת, נטען שבכמה מאובנים שרדו גם רקמות רכות וחומרים אורגניים. אחד מהם כלל פיסת עור באורך של 6 ס"מ של עובר דינוזאורי בתוך ביצתו.
בדצמבר 2021, פורסם מחקר משותף לצוות מומחים מאוניברסיטת סין למדעי הגאוגרפיה בבייג'ינג ומאוניברסיטת ברמינגהם, שנמצאו שרידי ביצת דינוזאור בגאנג'ואו, עיר במחוז ג'יאנגשי שבדרום סין. על פי ההערכות הביצה הוטלה לפני כ-72 מילון שנה, ובה מאובן שלם באורך של כ-27 ס"מ מהראש ועד הזנב.
בתרבות
ממוזער|250px|טריצרטופס מגן על הגור שלו בפני טירנוזאורוס רקס. הקרבות בין השניים הציתו את דמיונם של מדענים, אמנים, ילדים ומאות מיליוני בני אדם ברחבי העולם ונחשבים ליריבות הקלאסית בין טורף לנטרף.
גודלם הכביר של הדינוזאורים והמסתורין שאפף את דבר היעלמותם מן העולם כבש את דמיונם של בני כל התרבויות בכל הגילאים.
שמאל|ממוזער|250px|סטגוזאורוס ואלוזאורוס
כבר במאה ה-19, עסקו ספרים רבים ותערוכות באירופה ביצורים אלו. מאז נעשו ניסיונות רבים לשיחזור מראה הדינוזאורים באמצעות ציור ופיסול. בבריטניה, הפלאונטולוג ריצ'רד אוון היה מראשוני וחשובי מגלי הדינוזאורים ומשחזריהם. תחת הדרכתו הוצבו פסלי דינוזאורים גדולים ברחבי מתחם התערוכה הגדולה בשנת 1851. אחד מאירועי יחסי הציבור שיזם כללו ארוחת ערב של אח"מים בתוך פסל ענק של איגואנודון (ששוחזר לפי איך שאואן חשב שנראה, כיום יודעים ששחזור זה שגוי).
סר ארתור קונאן דויל הוא המפורסם בסופרים שכתבו על דינוזאורים. בספרו "העולם שאבד" הוא תיאר מקום מבודד על פני כדור הארץ, בו יצורים רבים (ביניהם גם דינוזאורים) שרדו היכחדות והגיעו לימי האדם. המקום שתיאר היה בדיוני, אך הספר ורעיונותיו הציתו את דמיונם של בני דור שלם וכן המושג "עולם אבוד" נכנס לשפה העולמית כמונח למקום שחמק מפגעי הזמן.
מייקל קרייטון הוא סופר מודרני שהחדיר בציבור עניין מחודש בעולם הדינוזאורים. בספרו "פארק היורה" שיצא ב-1989, תיאר קרייטון אי שאוכלס באופן מלאכותי על ידי דינוזאורים. אלה נוצרו בטכנולוגיה של שיבוט והנדסה גנטית, כאשר את המקור לחומר הגנטי סיפקו תאי דם של דינוזאורים, שנמצאו בקיבותיהם של חרקים משומרים בענבר מהתקופה המזוזואית. האפשרות לשבּט דינוזאורים, לכאורה, גרמה לסערה רבה בציבור.
סרט הקולנוע "פארק היורה" שהתבסס על הספר ויצא בשנת 1993, הפיץ את הרעיון לקהל רחב אף יותר. אך הוא גם הציג לראשונה שחזורים אמינים של מיני דינוזאורים רבים, שנוצרו באנימטרוניקה ובגרפיקה ממוחשבת ונראו מציאותיים כאילו צולמו במציאות. הצלחתו של סרט זה וסרטי קולנוע אחרים שהציגו את הדינוזאורים בצורה זו, הפכו אותם בתודעת הקהל ליותר מציאותיים מבעלי חיים אחרים בני זמננו, שאינם זוכים לכיסוי תקשורתי דומה. לספר ההמשך של פארק היורה קרא קרייטון "העולם האבוד", כמחווה לספרו של קונאן דויל. ב-2015 יצא לאקרנים הסרט "עולם היורה" שהפך תוך זמן קצר לשובר קופות והסרט השלישי הרווחי ביותר בכל הזמנים.
נושא פופולרי מיוחד בקשר לדינוזאורים, בייחוד בספרי ילדים על דינוזאורים ותוכניות טלוויזיה, הוא "דו-קרב הענקים" בין הטריצרטופס הצמחוני, החמוש בקרניים ארוכות וחדות, לטירנוזאורוס רקס האימתני, הטורף הגדול ביותר באמריקה הצפונית. ב-1942 צייר צ'ארלס נייט ציור גדול ומפורסם המתאר עימות בין השניים במוזיאון פילד להיסטוריה של הטבע (FMNH) בשיקגו עבור נשיונל ג'יאוגרפיק. ציור זה טבע את חותמו בתרבות וקיבע את מעמדם של הטריצרטופס והטירנוזאורוס רקס כאויבים קלאסיים. הפלאונטולוג בוב בקר (Bob Bakker) אמר על היריבות בין שני הדינוזאורים: "שום קרב בין טורף לטרף היה כה דרמטי. זה ראוי ששני גיבורים ענקיים אלה חיו את היריבות הקו-אבולוציונית ביניהם עד סוף הימים האחרונים של הפרק האחרון בעידן הדינוזאורים". הפלאונטולוג ד"ר תומאס ר. הולץ הבן (מומחה לטירנוזאוריים וכותב ספרי מדע פופולרי על דינוזאורים) אמר ש"העימות בין טירנוזאורוס לטריצרטופס היה כנראה אחד הקרבות הגדולים ביותר שהיו בטבע" ותיאר את הטריצרטופס כבעל-חיים שמייצג את מה שקורה שמתפתח משהו שיכול לעמוד בפני העוצמה של הטירנוזאורוס רקס. מאז ניסו סרטי קולנוע, סדרות טלוויזיה ותוכניות מדע פופולרי לשחזר את הקרבות האדירים שאולי התרחשו בין השניים.
הפלאונטולוג פיטר דודסון מעריך שהיתרון בדו-קרב בין טריצרטופס בוגר לטירנוזאורוס רקס או כל טורף אחר, נטה בבירור לטובת הטריצרטופס – שקרניו הארוכות יכלו בקלות לפצוע קשה ואף להרוג כל טורף שאיים עליו. כדי להמחיש נקודה זו מעוטר הספר של דודסון – "The Horned Dinosaurs" – בציור מאת הצייר ויין בארלו בו טריצרטופס הורידוס עוזב את זירת הקרב מנצח אחרי ששיפד למוות בקרניו טירנוזאורוס רקס.
הדינוזאורים פופולריים במיוחד בקרב ילדים, כנראה עקב גודלם העצום, מגוון הצורות המרשים שלהם, היותם מטילי מורא וכן היכחדותם המסתורית לפני 66 מיליון שנה. ישנם ספרי מדע פופולרי רבים בנושאי דינוזאורים הפונים לילדים, ובעוד שבעברית למעשה רוב הספרות הפופולרית על דינוזאורים מיועדת לילדים ורק מעט ספרים נועדו לקהל בוגר יותר (כגון דינוזאורים מאת ד"ר דייוויד ב. נורמן), באנגלית ישנה ספרות ענפה גם לקהל הבוגר יותר. צעצועים בדמות דינוזאורים נפוצים ופופולריים במיוחד ובפליקר יש אף קבוצה שלמה המוקדשת לצילומי בובות דינוזאורים.
כיום יש תערוכות דינוזאורים שמציגות שחזורים של הדינוזאורים בגודל טבעי (או כמעט טבעי) עם אפקטים של אורות, תנועה וקול. דגמים אלה מבוססים על בובות ענק אנימטרוניות ברמת דיוק ומהימנות מדעית משתנה. תערוכות אלה מיועדות בעיקר לילדים.
שרידים בישראל
במהלך בניה ביישוב בית זית התגלו בשכבת סלע עקבות דינוזאורים – שנחשבו היחידים בישראל, עד למציאתם של שרידים נוספים. מדובר קרוב לוודאי בעקבות של דינוזאורים מסוג סטרוטיומימוס ואלפרוזאורוס.
בשנת 1993 התגלה במכרה פוספטים בסמוך להר צין גולגולת וחוליות צוואר של מוזאזאורוס.
על פי כתב העת Historical Biology שפורסם ב-2022, דווח כי בחצר בית בעיר נמצאו מאובני עקבות של דינוזאורים על פני משטח סלע גיר, אשר שקע במהלך תקופת הקרטיקון התחתון (Early Cretaceous), בקרקעית ים רדוד לפני כ-100 עד 110 מיליוני שנים.
ראו גם
קטגוריות המכילות רשימות של מיני דינוזאורים
:קטגוריה:בעלי אגן דמוי לטאה
:קטגוריה:בעלי אגן דמוי עוף
לקריאה נוספת
שמאל|250px|טירנוזאורוס
שמאל|275px|טריצרטופס
בעברית
כללי:
דייוויד ב' נורמן, דינוזאורים, מודן הוצאה לאור, 1993.
כריס וורמל ולילי מוריי, מוזיאון הדינוזאורים, הוצאת שוקן, 2019
לילדים:
הדינוזאורים, הוצאת דורלינג קינדרסלי והוצאת דני ספרים (לילדים), 2014.
100 עובדות על דינוזאורים, הוצאת דני ספרים (לילדים).
מה באמת הרג את הדינוזאורים? פודקאסט "התשובה" עם דורון פישלר.
מאמרים:
לואי ו. אלוורז, "הכחדות כתוצאה מפגיעת מטאוריטים רבי-עוצמה", פי האטום ד-2, יוני 1988.
משה א’ אבנימלך, עקבות של דינוזאורים בהרי יהודה, האקדמיה הישראלית למדעים, ירושלים, תשכ"ו 1966.
באנגלית
(מידע על הספר בגוגל ספרים)
סטיב פארקר, The Complete Book of Dinosaurs, הוצאת Apple, 2004.
פרופ' פיטר דודסון, The Horned Dinosaurs, הוצאת אוניברסיטת פרינסטון, 1998.
ד"ר דייוויד ב' נורמן, Eyewitness Dinosaur, הוצאת דורלינג קינדרסלי (לילדים).
קישורים חיצוניים
מידע כללי
אתר הדינוזאורים של ה-BBC (באנגלית)
דינוזאורים ויצורים פרה-היסטוריים אחרים – באתר ה-Natural History Museum המוזיאון להיסטוריה של הטבע (לונדון)
עדכונים על דינוזאורים מאת ד"ר תומאס ר. הולץ הבן, מחבר הספר Dinosaurs: The Most Complete, Up-to-Date Encyclopedia for Dinosaur Lovers of All Ages
סיכומי הרצאות בקורס על דינוזאורים שהעביר ד"ר תומאס ר. הולץ הבן
אתר הדינוזאורים What Killed The Dinosaurs: The Many Theories
אתר הדינוזאורים של דורלינג קינדרסלי
רשימה של כל מיני הדינוזאורים שתוארו אי-פעם, כולל מינים לא תקפים ומינים המוטלים בספק
A Guide to Paleontological Terms, ביוטיוב
חדשות על דינוזאורים
חדשות דינוזאורים באתר Discovery
חדשות דינוזאורים באתר Science Daily
חדשות דינוזאורים באתר הניו יורק טיימס
תמונות, ציורים ואיורים
גלריה של איורי שלדים של דינוזאורים (skeletal reconstruction) מאת סקוט הארטמן
אנטומיה של דינוזאורים – מדריך מצויר
הגלריה של ד"ר ג'וליוס צ'וטוני – Paleoartist
הגלריה של גרגורי ס. פול – Paleoartist
הבלוג של לואיס ו. ריי – Paleoartist
איורי קנה מידה של דינוזאורים וזוחלים פרה-היסטוריים אחרים מאת SameerPrehistorica, באתר DeviantArt
איורי דינוזאורים מאת Nobu Tamura
כתבות
שמוליק מאירי, מודלים של דינוזאורים – מפארק השעשועים למוזיאון ובחזרה, בצלאל
ריליי בלאק, Biggest Dinosaur ever? Maybe. Maybe Not, נשיונל ג'יאוגרפיק, 19 במאי 2014
ג'ניפר ויגאס, Ten Best Dinosaur Discoveries of 2015, באתר Discovery, 23 בדצמבר 2015
ניק לונגריץ', הפרכת שישה מיתוסים על דינוזאורים, הידען
מה הרג את הדינוזאורים?, הידען
Mission Jurassic, Searching for dinosaur bones – מאתר ה-BBC
הרצאות
גאולוגיה 104: דינוזאורים, קורס אקדמי מאת ד"ר תומאס ר. הולץ הבן, 2021 (ביוטיוב)
Shape Shifting Dinosaurs – Online Lecture by Jack Horner, באתר TED.com
אבולוציה והתנהגות בעולם החי , קורס וידאו באתר אוניברסיטה מצולמת
"המדריך לדינוזאורי ארצנו" – תוכנית רדיו מוקלטת בנושא הזוחלים הקדומים שהתגלו בישראל, מתוך הפודקאסט 'פה ושם בארץ ישראל', בהגשת יפתח מזור
Triceratops through time | John Scannella | TEDxBozeman – הרצאת TEDx של ד"ר ג'ון סקנלה על טריצרטופס וחשיבותו לפלאונטולוגיה, יוטיוב, 20 במאי 2015
בוויקיפדיה באנגלית
רשימה של מיני דינוזאורים
מיון דינוזאורים
גדלים של דינוזאורים – מידע ושיאים (כולל חלוקה לפי סוגים)
ביאורים
הערות שוליים
*
קטגוריה:בעלי חיים שתוארו ב-1842
קטגוריה:טקסונים שתוארו בידי ריצ'רד אוון
קטגוריה:מאובני טקסונים שתוארו ב-1842
קטגוריה:טקסונים שהתפתחו בטריאס עליון
| 2024-09-23T10:32:12
|
מזוזואיקון
|
שמאל|250px|ממוזער|מינים שונים מעידן המזואוזואיקון
ממוזער|שמאל|250px|מפת העולם בתור הטריאס
שמאל|250px|ממוזער|דינוזאורים בנוף טיפוסי למזוזואיקון
עידן המזוזואיקון (עידן החיים האמצעי, מיוונית: meso-/μεσο – אמצעי, zōon/ζῷον – חיים או בעלי חיים) הוא עידן בלוח הזמנים הגאולוגי. משך תקופתו: 186 מיליוני שנים, מ-252 מיליון שנה לפני זמננו ועד ל-66 מיליון לפני זמננו. במזוזואיקון נמצאים לפי הסדר תור הטריאס, תור היורה ותור הקרטיקון.
עידן המזוזואיקון, העידן התיכון בהתפתחות עולם החי ועולם הצומח, היה בעל חשיבות רבה מבחינה גאולוגית באזורנו.
סלעים רבים מעידן זה נחשפים בארץ ישראל, וכן התרחשו בו אירועים טקטוניים חשובים שהשפיעו על עיצוב השטח. לעידן זה גם חשיבות כלכלית – רבים מהסלעים שנוצרו בו משמשים מלכודות למאגרי מים, נפט וגז טבעי, וכן מקור לחומרי בנייה.
עידן המזוזואיקון נחלק לשלושה תורים, כאשר גבולות התורים נקבעו לפי שינויים קיצוניים בהרכב החיים בכדור הארץ. שמותיהם של התורים ניתנו לפי טור הסלעים מתקופות אלה באירופה:
טריאס – על שום שהטור הטריאסי בגרמניה נחלק לשלוש יחידות סלע;
יורה – על שמם של הרי היורה בגבול שווייץ-צרפת;
קרטיקון – מהמילה קרט, קירטון, לפי הסלע הבולט בטור הסלעים באירופה.
אומדן הזמן תור מלפני 145 מיליוני שנים עד לפני 66 מיליוני שנים קרטיקון Cretaceous מלפני 201 מיליוני שנים עד לפני 145 מיליוני שנים יורה Jurassic מלפני 252 מיליוני שנים עד לפני 201 מיליוני שנים טריאס Triassic
בסופו של עידן הפלאוזואיקון חלה נסיגת ים נרחבת, אשר אפשרה התפתחות של מינים יבשתיים רבים וכן התאמה של מינים נוספים לתנאי לגונה. מינים ימיים רבים, לעומת זאת, נכחדו בתקופה זו.
תמורות במזוזואיקון ובעולם החי והצומח
טריאס
בתור הטריאס הופיעו אלמוגים ונבנו שוניות, התפתחו אמוניטים חדשים, וכן זוחלים ימיים, דינוזאורים, צבים ויונקים קטנים. כמו כן, הופיעו בה שרכים ונמשכה התפתחות המחטניים. בתקופה זו שגשגו הארכוזאורים – זוחלים קדומים מהם התפתחו התנינאים, התקודונתים, הפטרוזאורים והדינוזאורים, הקדום ביותר הידוע מהם היה הניאסזאורוס (Nyasasaurus) שצץ לפני 243 מיליון שנה. הטריאס הסתיים בהכחדה המונית שהביאה לעלייתם של הדינוזאורים והפיכתם לחיות היבשה הדומיננטיות.
יורה
בתור היורה שרר באזורנו אקלים חם, ושוניות האלמוגים שגשגו. בעולם החלה בתור זה פתיחתם של האוקיינוס האטלנטי ושבירת יבשת גונדוואנה שמדרום לים הטתיס. בסוף היורה חלה נסיגת ים נרחבת. ביורה שלטו ביבשה הדינוזאורים ובפרט הזאורופודים הענקיים ששקלו עשרות טונות והגיעו לגדלים של עשרות מטרים, והיו היצורים הגדולים ביותר שהילכו על פני האדמה. באמצע היורה החלו להתפתח העופות אך באוויר עדיין שלטו הפטרוזאורים. בים שרצו זוחלי ענק כגון פלזיוזאורים ואיכתיוזאורים.
קרטיקון
בתור הקרטיקון חלה הצפה מחודשת של היבשות, שהגיעה לשיאה בסופו. האמוניטים הגיעו לפריחה בזמן זה, והים היה מלא בפלנקטון – כפי שניכר בסלעי הקירטון המאפיינים תור זה. בתקופה זו הופיעו לראשונה הצמחים מכוסי הזרע ובעלי פרחים. בקרטיקון המשיכה שליטת הדינוזאורים והם התפתחו למגוון רב של סוגים. לצידם חיו תנינאים בגדלים שונים, חלקם ענקיים, ופטרוזאורים בעלי מוטת כנפיים של כ-10 מטרים. היונקים עדיין היו קטנים וחיו בצילם של הדינוזאורים. שלהי הקרטיקון התאפיינו בצפון בעדרים גדולים של הדרוזאוריים וצרטופסים לצד הטירנוזאוריים הטורפים, ובדרום שלטו הטיטאנוזאורים הכבדים לצד הטורפים קרכרודונטוזאוריים ואבליוזאורים.
הדינוזאורים נכחדו לפני 66 מיליון שנה באירוע שסימן את סוף הקרטיקון.
מרכז|1000px|ממוזער|הפאונה של תצורת הל קריק בשלהי הקרטיקון, 66 מיליון שנה לפני זמננו (למעט האדם שנמצא באיור רק לצורך השוואת הגודל).
לקראת סוף המזוזואיקון חל שינוי קיצוני בתנאים בכדור הארץ. שינוי זה גרם להיעלמותם של מינים רבים, ביניהם האמוניטים, הרודיסטים, חוריריות שונות, המוזאזאוריים, הפטרוזאורים והדינוזאורים. לעומת זאת, היונקים, העופות, התנינאים והצבים שרדו את ההכחדה וחיים גם כיום. הכחדה גדולה זו יצרה גבול ביוגני בין המזוזואיקון והקנוזואיקון, עידן בעלי החיים החדשים, שבא אחריו. גבול זה מכונה גם "גבול K-Pg" משום שמפריד בין הקרטיקון והפלאוגן.
המסלע המזוזואי בארץ ישראל
בעידן המזוזואיקון חדר ים תטיס לתוך היבשה בפעימות מתגברות. שינוי הדרגתי זה גרם למעבר הדרגתי של סלעי המשקע מקלאסטיים לקארבונטים ימיים, תוך שיש לעיתים החלפות המעידות על נסיגות.
הסלעים המזוזואים באזורנו נחלקים לשלוש קבוצות:
סלעים ימיים קרבונטים: גיר (שחלקו הפך לדולומיט), קירטון וחוואר.
סלעים אוופוריטיים שנוצרו בלגונות: גבס, דולומיט.
סלעים קלאסטיים: אבן חול וחרסית.
כמו כן קיימם סלעים מגמתיים.
יצורים שהתקיימו בעידן המזוזואיקון
רשימה חלקית של קבוצות האורגניזמים הרב-תאיים שהתקיימו במזוזואיקון:
צומח
חשופי זרע (כגון מחטניים, ציקסיים, גינקגו)
מכוסי זרע (בעלי פרחים, החל מקרטיקון עליון)
חסרי חוליות כגון רכיכות ופרוקי-רגליים
מדוזות
אמוניטים
דגים
דגי גרם
דגי סחוס
דמויי כריש
ארכוזאוריה
דינוזאורים
עופות
פטרוזאורים
תנינאים
זוחלים ימיים
צבים
מוזאזאוריים
פלזיוזאורים
יונקים קדומים
גלריה
קישורים חיצוניים
הערך Paleocene dinosaurs המזכיר אפשרות של קיום דינוזאורים לאחר המזוזואיקון
הערות שוליים
*
קטגוריה:פנרוזואיקון
| 2024-03-05T03:29:22
|
אוסמה בן-לאדן
|
REDIRECT אוסאמה בן לאדן
| 2003-10-12T13:34:46
|
אל-קאעדה
|
אל־קאעדה, ובשמו המלא קאעידת אל-ג'יהאד (בערבית: قاعدة الجهاد, "יסוד/בסיס הג'יהאד"; תעתיק מדויק: קאעדת אלג'האד) הוא ארגון טרור אסלאמיסטי-סוני גלובלי. הוא ביצע פיגועי טרור רבי היקף שהביאו למותם ולפציעתם של אלפי בני אדם בעולם, ובעיקר בארצות הברית, בראשם פיגועי 11 בספטמבר בהם הופלו מגדלי התאומים. פעולות הארגון כוללות פגיעה באוכלוסייה אזרחית ובאתרים המקודשים לבני דתות שונות.
הארגון הוקם על ידי פעיל הטרור הפלסטיני עבדאללה עזאם ב־1988, ופעל בהנהגתו ובמימונו של הארכי-טרוריסט הסעודי אוסאמה בן לאדן, מ-1989 עד הריגתו במבצע חנית נפטון ב-2011. מיוני 2011 עמד בראשו הטרוריסט המצרי איימן א-זוואהירי עד להריגתו ביולי 2022.נכון להיום עומד בראש ארגון סייף אל עאדל.
מהות הארגון
במקורו, שאף הארגון להמשיך ולהרחיב את מאבק תנועת המחתרת שפעלה נגד הכיבוש הסובייטי באפגניסטן (המוג'אהדין) לתנועת מחתרת עולמית, כלל-אסלאמית. מטרת הארגון היא להשליט את השקפת עולמו האסלאמית הקיצונית על כל הדתות, לרבות האסלאם המתון, ביצירת חזית ג'יהאד נגד היהודים ו"הצלבנים", דהיינו התרבות הנוצרית של המערב, להפיל את המשטרים הנוכחיים במדינות אסלאמיות, הנתפסים בעיניו ככופרים ומושחתים, לסלק את ההשפעה המערבית ממדינות אלה ואת תמיכת המערב במשטרים המוסלמיים החילוניים, לקעקע את מעמדה של ארצות הברית בעולם, ולהשליט את דת האסלאם כדת בלעדית ויחידה.
הגרעין המקורי של אל-קאעידה באפגניסטן מורכב בעיקר ממצרים - אנשיו של איימן א-זוואהרי. גם ראש הארגון הצבאי אבו עוביידה אל-בנשירי היה יליד מצרים. הארגון אינו פועל במסגרת היררכית ברורה, אלא כקונפדרציה של ארגוני טרור, שמוציאים אל הפועל את האידאולוגיה והטקטיקה של הארגון, כאשר בן לאדן שימש מקור השראה והכוונה לעשיית הטרור. הארגון מעניק סיוע ותמיכה בהיבטים שונים לארגוני טרור הדוגלים בג'יהאד עולמי ברחבי העולם.
שמאל|ממוזער|250px|פיגוע התאומים, פיגוע ההתאבדות הראשון בהיסטוריה באמצעות מטוסי נוסעים אזרחיים, מלמד על התחכום והאכזריות של ארגון טרור זה
פיגועי הטרור של הארגון נחשבים למתוחכמים ואסטרטגיים. כך בפיגועי 11 בספטמבר, מספר לא רב של אנשים באמצעים פרימיטיביים הפכו מטוסי נוסעים לפצצות מונחות לפגיעה ביעדים חשובים ממדרגה ראשונה בארצות הברית. בפיגוע במדריד שתוזמן לפני הבחירות בספרד, ונעשה במסגרת תקיפות אל-קאעידה כנגד 20 מ-23 המדינות שתמכו במלחמת המפרץ השנייה בארצות הברית, הצליח הארגון להעלות לשלטון את המפלגה הסוציאליסטית שהתנגדה להמשך מעורבות צבאית בעיראק ולנטישת ספרד את הקואליציה של ארצות הברית במלחמת המפרץ, דבר שהוא ראה בו הצלחה גדולה.
אחת המטרות המובהקות של הארגון היא לתקוע טריז בין ארצות הברית לסעודיה ולשם הדגמה אפשר לראות שבן לאדן בחר אישית את רוב המפגעים באסון התאומים דווקא מבין הסעודיים שבחבורתו, אף שהחבורה המקורית לביצוע הפיגוע הייתה שונה, בשל רצונו להבאיש את ריחם של הסעודים בעיני האמריקנים. מייקל בארי, סופר ומרצה באוניברסיטת פרינסטון, סבור כי לארגון מטרה אסטרטגית כוללת שהיא לגרור את ארצות הברית למלחמה על אדמה אסלאמית, כדי לקומם את כל העולם האסלאמי נגדה.
לארצות הברית היו מספר הזדמנויות לקבל לידיה את מנהיג הארגון או לחסלו עוד לפני אסון התאומים, בתקופת שלטונו של הנשיא קלינטון, אבל הזדמנויות אלה לא מוצו מטעמים שונים ובהם נסיבות משפטיות, ניסיון להימנע מלפגוע באזרחים חפים מפשע, וניסיון להימנע מפגיעה בצמרת איחוד הנסיכויות ששהו במחנה ציד במקרה אחר.
במאי 2011 חיסלה ארצות הברית את מנהיג הארגון אוסאמה בן לאדן ובחודשים שלאחר מכן המשיכה להכות קשות בארגון ובבכיריו.
ביולי 2022 חיסלה ארצות הברית את מנהיג הארגון איימן א-זוואהירי.
אופן פעולתו של אל-קאעידה
שמאל|ממוזער|250px|כוחות קנדיים בקואליציה נגד אל-קאעידה באפגניסטן
עד למלחמת אפגניסטן שבה הופל משטר הטליבאן, הבסיס העיקרי של ארגון טרור זה היה באפגניסטן, שבו אנשי הארגון אומנו במחנות אימונים שונים. למערך האימונים של הארגון תרם רבות עלי מוחמד , סוכן כפול של ה-CIA והג'יהאד האסלאמי המצרי, על בסיס מידע שצבר משירותו בצבא ארצות הברית. במהלך המלחמה ובעקבותיה נהרגו מאות רבות מאנשי אל-קאעידה ונתפסו מאות נוספים ונכלאו בבסיס הצבאי האמריקאי בגוואנטאנמו שבקובה, ויתר אנשיו ברחו לפקיסטן, איראן, עיראק, סוריה ומדינות נוספות. בסיסי האימונים הועברו לסודאן עד שנחשפו. כיום פעילותו העזה ביותר של הארגון היא בעיראק, שלתוכה חדרו אלפי לוחמי ג'יהאד מכל רחבי העולם מאז ניצחון האמריקנים במלחמת עיראק.
לאחר חשיפת התא הטורקי של הארגון שמנה כ־70 איש ניתן ללמוד רבות מדרכי הפעולה שלו: קבוצה קטנה מתארגנת ומראה נכונות לטרור. מנהיגיה פונים אל ראשי אל-קאעידה לשם סיוע ונפגשים עימם באפגניסטן. הם מקבלים הכוונה בבחירת מטרות, מימון, וכנראה אף אימון בחומרי נפץ ובביצוע פיגועים. לאחר מכן מנהיגיה חוזרים לארצם ומתחילים לרקום ולתכנן את הפיגוע. אם לא מצליחים לבצע פיגוע כפי שתוכנן, מנסים לפגוע במטרות משניות כפי הבנתם. ניתן ללמוד שיש מידה של חופש של אנשי התא בבחירת מטרות. בעוד שבן לאדן המליץ לתא הטורקי לפגוע בבסיס חיל אוויר שמשרת את ארצות הברית ובספינות ישראליות, בחרו אנשי התא לפגוע בקונסוליה הבריטית ובבתי כנסת.
עוד ניתן ללמוד שלא אצה להם הדרך-הצלחת הפיגועים היא הדבר החשוב ביותר ונדרשת לכך הכנה מדוקדקת וקפדנית. מאז נפגשו מנהיגי התא הטורקי עם בן לאדן וקצין המבצעים שלו בסוף 2001 ועד לפיגועים בנובמבר 2003 חלפו שנתיים. ישנו ניסיון לתזמן את הפיגועים שיתנהלו באותו יום במקביל כמו הפיגועים בארצות הברית, בלונדון, בברצלונה ובסיני, ואם אפשר במועד קרוב ככל שניתן כמו בשני הפיגועים באיסטנבול, שהתבצעו בהפרש של חמישה ימים. המטרות יהיו לרוב ערים מרכזיות מאוד כערי בירה או ערים גדולות.
לרוב תהיה מטרה אסטרטגית בפיגוע ולא סתם הריגת בני אדם של ה"אויב". כך אפשר לראות בפיגועים במרכזים החשובים ביותר בארצות הברית, מרכז הסחר והפנטגון (ובתכנון אף הבית הלבן), שנועדו לאותת לארצות הברית שהיא לא חסינה ובטוחה כפי שנדמה לה והיא תשלם מחיר כבד על המעורבות שלה בעולם הערבי. הפיגועים באיסטנבול שנועדו לאותת לטורקיה שלא תתקרב יותר מדי אל המערב ובמיוחד אל ארצות הברית וישראל. הפיגועים בסיני שנועד לסלק ולהבריח את התיירים המערבים והישראליים מאדמת סיני ולאותת למצרים שהיא תשלם על שיתוף הפעולה שלה עם הכופרים. והפיגועים בלונדון שנועדו לאותת לבריטניה שהיא תשלם מחיר על המעורבות שלה בעיראק.
אל-קאעדה של מפנה המאה ה-21 הייתה ייחודית בתשומת הלב שהקדישה לאינטרנט, מאחר ששאפה לבנות את עצמה כארגון טרור גלובלי, והיא הקדימה וגיבשה אסטרטגיה מוסדרת לגבי אופן השימוש של הארגון באינטרנט.
כיום, אל-קאעידה מקיים תאי טרור במקומות שונים בעולם, לרוב מתוך אזרחים מוסלמים או כאלו שהתאסלמו. אל-קאעידה מספק לחברי תאי הטרור דרכונים מזויפים, בעזרתן הם נוסעים למקומות בהם הם אמורים לפעול. כמה תאים מיד מתחילים לפעול כדי לתכנן ולבצע פיגועי טרור. תאים אחרים הם "תאים רדומים". התאים הרדומים משתלבים בקהילה עד לקבלת הוראות נוספות. תאים מסוימים בעיקר הרדומים משיגים כסף עבור הארגון במדינות המערב באמצעות הקמת עמותות פיקטיביות. לעיתים אף ממשלות נופלות בפח ותורמות כסף לעמותות אלו, שמצהירות על עזרה הומניטרית, אך בפועל מעבירות את הכספים לארגון לצורך טרור, למשל העמותה "דאגה אנושית" שהוקמה ב־1980 באוטווה, קנדה, והתיימרה להיות מוסד צדקה, אך בפועל העבירה כספים לפעילות טרור.
לארגון מספר רב של ספינות ואוניות בגדלים שונים, שבעזרתם הם משנעים אנשים וחומרי חבלה ברחבי העולם. על פי אנשי ביון מערביים מספר האוניות נאמד בין עשרות למאות. שיטה זו שנלקחה מהנמרים הטמילים, נועדה גם למטרה של גיוס כספים באמצעות שינוע סחורות חוקיות ברחבי העולם לצד הברחה של נשק וסמים. מכיוון שהים אינו טריטוריה מוגדרת של מדינה מסוימת, ואף ניתן לשוט תחת דגל פיקטיבי של מדינות רבות, שיכול אף להשתנות במהלך ההפלגה עצמה, הדבר מסייע רבות להסוואת אנשי אל-קאעידה וליכולות הניידות שלהם ברחבי העולם. בעקבות ידיעות אלו עלה חשש כי אל-קאעידה יעשו שימוש באחת מהספינות הללו, לפגוע בנמל אמריקני באמצעות נשק ביולוגי, פצצה מלוכלכת ואף באמצעות אונייה העמוסה בכמות רבה של חומר נפץ רגיל.
ב־5 ביולי 2005 פרסמה רשת אל ג'זירה קלטת שבה הופיע איימן א-זוואהרי, והציע בביטחון רב הודנה למדינות המערב, בתנאי שיסלקו את עצמם מכל הטריטוריות הערביות והמוסלמיות: עיראק, אפגניסטן ואף מה שהוא מכנה פלסטין.
ב־18 באוגוסט 2005 הצליחו אנשי הביטחון הסעודיים לחסל את ראש אל-קאעידה בסעודיה, עבד אל עזיז אל מוקרין, בבירה ריאד, ביחד עם שלשה מאנשיו, מספר שעות לאחר שאנשיו רצחו את המהנדס האמריקאי החטוף פול ג'ונסון שעבד בחברת לוקהיד מרטין בעריפת ראשו.
ארגון זה היה אחראי למספר רב של מעשי טרור בסעודיה שכוונו בעיקר כלפי זרים, ובהם פיצוץ מכוניות תופת בריאד בשלושה אירועים שונים, שגבו את חייהם של 56 בני אדם, רובם זרים. התקפות על מתקני נפט בחובאר ובינבוע, שבהם נרצחו 28 בני אדם. אירועי ירי שבהם נרצח גרמני בריאד, ואירוע ירי נוסף כלפי צוות של ה-BBC בריאד שבו נרצח צלם ונפצע כתב. פעילות הטרור של הסניף הסעודי נעשתה במטרה מכוונת וברורה להבהיל ולסלק את הנוכחות של לא מוסלמים מסעודיה.
אל קאעידה שולחים את ידם גם בהתנקשויות פוליטיות. מנהיג הברית הצפונית האפגנית אחמד שאה מסעוד נהרג בידי מתנקשים של הארגון מעט לפני הפיגוע בתאומים. נשיא פקיסטן לשעבר פרבז מושארף, שהכריז מלחמה על קיצוני האסלאם וחבר לארצות הברית, ניצל משני ניסיונות התנקשות בחייו בידי אנשי ארגון זה.
ב־19 באוקטובר 2008 פורסם בעיתון הבריטי "סאנדיי אקספרס" שארגון אל קאעידה מאיים להצית שריפות ענק באירופה, רוסיה, ארצות הברית ואוסטרליה, על מנת לזרוע בהלה ולפגוע בשירותי החירום ובתיירות.
דפוסי פעולה
לפיגועים של אל-קאעידה יש דפוסי פעולה אופייניים:
מקצוענות והכנה קפדנית ומדוקדקת. כל אירוע טרור מוכן בקפידה רבה במשך תקופה ארוכה. לדוגמה על מנת לבצע את הפיגועים בארצות הברית, אנשי הצוות למדו במשך תקופה לא קצרה אימוני טיסה.
פיגועים סימולטניים. מספר רב של פיגועים שמתוזמנים לשעה סמוכה. כדי לזרוע בהלה ולהדגיש שמדובר באירועי טרור, כמו גם לגרום לנפגעים במקרה שאחד מהפיגועים "משתבש", כפי שקרה לא אחת.
פיגועים בערים מרכזיות. רוב הפיגועים נעשו בערים חשובות כמו ערי בירה, ערים שניות בחשיבות לעיר הבירה, או מרכזים כלכליים. הפיגועים בערים מרכזיות פגיעתם המורלית גדולה יותר, כמו גם ההד התקשורתי שנוצר.
שימוש בפיגועי התאבדות. ברוב האירועים אם במטוסים, במכוניות, בספינות או באנשים שנעו בגופם, היה שימוש באנשים שהוכשרו להתאבד, אף כאשר נראה שלא היה צורך בכך, והיה אפשר להפעיל מטענים באמצעות מנגנוני השהיה או באמצעים אלחוטיים. מעבר לעצם הרצון להוציא פיגוע, ישנו רצון להגביר הפחדה בהדגשה שמאמיני האסלאם מוכנים למות למען ביצועו. מעבר לכך הדבר הוא חלק מטקטיקת ההסתוות של הארגון, הלוקח בחשבון כי המחבלים המבצעים יתפסו בשלב זה או אחר, ובחיסול המבצעים מבקש להקשות את חשיפת המפעילים והמתכננים.
שימוש בחומר נפץ תקני. ברוב הפיגועים הארגון עושה שימוש בחומר נפץ תקני, דבר המעיד על יכולתו לגייס כספים ואף להגיע לרכש של כמויות גדולות של חומר הנפץ. השימוש בחומר נפץ תקני גורם לנפגעים רבים יותר.
אי קבלת אחריות על הפיגועים. ברוב הפיגועים הארגון לא קיבל אחריות באופן גלוי, זאת כנראה על מנת לזרוע מבוכה וספקות בצד הנפגע. הפיגוע בספרד שבו פלג של אל-קאעידה קיבל אחריות היה יוצא דופן בדפוס זה, ובשל כך נחשד בתחילה בידי גורמי ביון אמריקנים כי מדובר בארגון אחר.
ארגונים המשתייכים לאל-קאעידה
אל-קאעידה הוגדר רשמית כגוף מאורגן בשנת 1988 על ידי מייסדו ומנהיגו הראשון, אוסאמה בן לאדן, שחיבר הכרזה עם מטרותיו של ארגון הטרור. על ההכרזה חתמו גם ראשי ארגון הג'יהאד האסלאמי המצרי שהתמזג עמו, ובראשם איימן א-זוואהירי, שנבחר למנהיג אל-קאעידה, לאחר חיסולו של בן לאדן. במשך השנים הוגדרו עשרות ארגוני טרור אסלאמיים נוספים כמשתייכים לארגון ובהם:
אסיה:
המזרח התיכון:
הג'יהאד האסלאמי המצרי (מנהיגו לשעבר, איימן א-זוואהירי, הנהיג את אל-קאעידה בין השנים 2011–2022).
גדודי עבדאללה עזאם - פועלים בסוריה ובמצרים (להם מיוחסים הפיגועים בחצי האי סיני).
פתח אל-אסלאם - מפקדתו נמצאת במחנות הפליטים בלבנון.
עצבת אל-אנצאר - ארגון פלסטיני שמפקדתו נמצאת בלבנון בעין אל חלווה.
אל קאעידה בבלאד אלשאם (אל קאעידה בסוריה הגדולה) - פעיל בסוריה (שיגר קטיושות לעבר קריית שמונה בשנת 2005 ופגע ביחידה הספרדית של כוחות האו"ם בדרום לבנון).
אל קאעידה בפלסטין (נקרא גם צבא האסלאם) - ארגון קטן יחסית שפעיל ברצועת עזה (אנשיו חטפו כתב BBC ואחראים לניסיון חיסול של ראש המודיעין הפלסטיני טארק אבו ראג'ב בעזה).
צבאות הייחוד והג'יהאד בפלסטין - ארגון קטן המשייך עצמו לאל-קאעידה, שגם הוא פועל ברצועת עזה (פעיליו חטפו ורצחו ב-2011 את ויטוריו אריגוני, פעיל פוליטי איטלקי פרו-פלסטיני, כדי ללחוץ על חמאס לשחרר מהכלא את מנהיגם אבו וליד אל-מקדסי).
חצי האי ערב:
אל-קאעידה בחצי האי ערב - מיזוג של אל קאעידה בתימן ואל קאעידה בסעודיה
אל קאעידה בתימן - הארגון ידוע גם בשם "הג'יהאד האסלאמי בתימן".
אל קאעידה בסעודיה - פעיל בסעודיה.
מרכז אסיה:
אל קאעידה באפגניסטן - פעיל באפגניסטן, פלג זה סובל ממשבר כספי וחוסר ציוד.
אל קאעידה בפקיסטן - פעיל בפקיסטן.
איחוד הג'יהאד האסלאמי - פעיל באוזבקיסטן, טג'יקיסטן, קירגיזסטן, טורקמניסטן, קזחסטן, אפגניסטן, פקיסטן ורוסיה.
התנועה האסלאמית של טג'יקיסטן - פעילה בטג'יקיסטן.
המזרח הרחוק:
אל-ג'מאעה אל-אסלאמיה - פעיל באינדונזיה (פעיליו פוצצו את הדיסקוטק בבאלי בו נשרפו חיים מעל ל-200 איש).
אירופה
אמירות הקווקז - ארגון גדול שכרוך בברית עם קבוצות צ'צ'ניות וקווקזיות אחרות ומטרתו להקים אמירות שתחלוש על כל שטחי דרום רוסיה והקווקז. מייסד הארגון, דוקה אומרוב, הוכרז כאמיר הראשון. בין הפיגועים המיוחסים להם נמנים הפיגועים במוסקבה ב-2010
גדודי אבו חפץ אל-מצרי (בערבית: كتائب أبو حفص المصري) - פעילים בעיקר באירופה. אנשיהם ביצעו את הפיגועים הבאים:
14 באוגוסט 2003: הפסקת חשמל בת שלושה ימים בצפון ארצות הברית וקנדה, על פי טענת הארגון הפסקת חשמל נגרמה על ידי האקרים.
19 באוגוסט 2003: פיצוץ משאית תופת ליד בניין מטה האו"ם בעיראק, שגרם ל־24 הרוגים וכ-100 פצועים.
15 בנובמבר 2003: פיצוץ משאית תופת ביום שבת ליד שני בתי כנסת באיסטנבול בטורקיה, שגרם ל־27 הרוגים.
20 בנובמבר 2003: פיצוץ משאית תופת ליד בנק HSBC וליד הקונסוליה הבריטית באיסטנבול, שגרם ל־30 הרוגים, ובהם הקונסול הכללי של בריטניה, רוג'ר שורט.
11 במרץ 2004: פיגועים בארבע רכבות תחתית במדריד שבספרד. בפיגועים אלו נרצחו 192 אנשים וכ־1,400 נפצעו, שלשה ימים בלבד לפני הבחירות.
7 ביולי 2005: סדרת פיגועים בלונדון בקווי הרכבת התחתית ובאוטובוס קומתיים. בפיגועים אלו נרצחו 52 אנשים וכ־700 נפצעו.
IBDA (החזית האסלאמית המזרחית הגדולה) - פעיל בטורקיה (ביצע פיגועים בשני בתי כנסת, בשגרירות בריטית, ובבנק בריטי באיסטנבול).
אל קאעידה בבריטניה - פעיל בבריטניה.
אפריקה:
צפון אפריקה:
אל-קאעידה במגרב האסלאמי - ארגון אלג'ירי שהיה ידוע בעבר בשם GSPC (פעיליו פוצצו את בנייני האו"ם באלג'יריה וירו לעבר שגרירות ישראל במאוריטניה).
מזרח אפריקה:
אל קאעידה בסודאן - פעיל בסודאן.
אל שבאב - פעיל בסומליה
ארגונים המקושרים לאל-קאעידה
אנצאר א-דין, הפעיל בצפון מאלי.
חרכת אל-ג'יהאד אל-אסלאמי, הפעיל במדינות הודו, פקיסטן ובנגלדש.
לשקאר-א-טייבה, הפעיל בפקיסטן ובהודו.
טליבאן, הפעיל בפקיסטן וכיום מחזיק בשלטון באפגניסטן.
התנועה האסלאמית של מזרח טורקסטן, הפעילה במזרח טורקסטן.
ג'יש אל-אומה - פועל ברצועת עזה
ארגונים שהיו בעבר חלק מאל-קאעידה
המדינה האסלאמית (דאעש, המדינה האסלאמית בעיראק ובלבנט) – ארגון שפעל בעיראק, היה ידוע בשם "אל-קאעידה בעיראק" ולקח חלק במלחמה בעיראק ומאוחר יותר גם במלחמת האזרחים בסוריה. בעקבות סכסוך בין מנהיגו אל-בגדאדי לבין מנהיג אל-קאעידה, החליטו האחרונים לנתק כל קשר עם הארגון.
ג'בהת פתח א-שאם (ג'בהת א-נוסרה) - ארגון הנוטל חלק פעיל במלחמת האזרחים בסוריה (בעבר היה חלק מהמדינה האסלאמית). בעקבות תקיפות אוויריות של רוסיה וארצות הברית שהתייחסו אליו כארגון טרור בשל היותו מסונף לאל-קאעידה, מנהיג הארגון, אבו מוחמד אל-ג'ולאני, הכריז על ניתוק מאל-קאעידה ב-28 ביולי 2016. הנהגת אל-קאעידה בירכה על המהלך, ועל כן סבורים כי ההתנתקות היא באופן רשמי בלבד.
פיגועים נגד ישראלים ויהודים
אף שאל-קאעדה הכריז על עצמו כארגון הפועל נגד יהודים, ופעל נגד מוקדים יהודיים בטורקיה, מרוקו ותוניסיה, לא ידוע על קשר בין אל-קאעדה ובין ארגוני טרור פלסטיניים
הפועלים נגד ישראל, אך נתגלו מספר התארגנויות קטנות של אל-קאעידה בישראל. קבוצה בשם "גדודי הג'יהאד והתווחיד", שהודיעה על שייכותה לאל-קאעדה ביצעה ב-27 בינואר 2009 פיגוע על ידי מטען צד בציר כיסופים בו נהרג חייל ישראלי ונפצעו שלשה חיילים נוספים בנוסף לכך, קבוצה אחרת המסונפת לאל קאעדה בשם "ג'ונד אנסאר אללה" ניסתה לבצע פיגוע וניסיון חטיפה בקרבת מעבר קרני בעזרת סוסים, אך הניסיון סוכל על ידי חיילים מגדוד 13 של גולני שהצליחו לחסל כ-4 מחבלים.
ב-5 בנובמבר 1990 נרצח חבר הכנסת הרב מאיר כהנא לאחר סיום נאום במלון מריוט בניו יורק שבארצות הברית על ידי מתנקש. לאחר מספר שנים התברר כי המתנקש השתייך לתא טרור בהנהגתו של השייח' העיוור, עומאר עבד א-רחמאן, שהיה השלוחה ראשונה של ארגון אל קאעדה בארצות הברית.
ב-28 בנובמבר 2002 נערכה מתקפת טרור בקניה, שבמהלכה פוצצו את עצמם שלושה מחבלים מתאבדים במלון "פרדייז" שבמומבסה ונעשה ניסיון להפיל מטוס נוסעים של ארקיע באמצעות טילי כתף נגד מטוסים מסוג 9K32 סטרלה-2. 13 אנשים נרצחו בפיגוע במלון "פרדייז", בהם שלושה אזרחים ישראלים. המחבלים, שביצעו את המתקפה, השתייכו לארגון טרור אסלאמי המזוהה עם אל-קאעדה.
ב-7 באוקטובר 2004 בוצעה סדרת פיגועים בסיני במלון הילטון טאבה ובראס א-שטן ביום האחרון של חג סוכות, באמצעות שלוש מכוניות תופת (שאחת התפוצצה ללא נפגעים), שהכילו כל אחת 150 ק"ג חומר נפץ. רמטכ"ל צה"ל משה יעלון דיווח ב־12 בנובמבר 2004 בוועדת החוץ והביטחון בעקבות הפיגוע בסיני, כי ישראל סיכלה בעבר חדירה של הארגון לישראל.
ב־5 באוגוסט 2005 שלטונות טורקיה וישראל סיכלו פיגוע גדול נגד ישראלים, כאשר הורו לארבע ספינות טיול שנשאו על סיפונן כ-3,500 ישראלים שלא לעגון בנמל אלניה בטורקיה ולחלופין לעגון בקפריסין. מאוחר יותר תפסו כוחות הביטחון הטורקיים מספר חשודים עם חומרי נפץ רבים, שהודו בתכנונם לפגע באחת מהספינות הללו באמצעות סירת נפץ או פיצוץ במתחם שיתאספו בו טיילים מהספינות.
אל-קאעדה פועל גם לגיוס מחבלים פלסטינים והקמת תאי טרור בשטחי יהודה, שומרון ועזה אך רובם המכריע מסוכלים (או באמצעות מעצר או באמצעות סיכול ממוקד) על ידי מערכת הביטחון הישראלית.
תמיכה
הארגון נהנה מתמיכה של קהלים שונים בארצות מוסלמיות, לרוב סמוי אך לעיתים גלוי. דוגמה לכך הוא היחס של "איחוד הרופאים הערבים" במצרים, המגיש סיוע ללוחמי הג'יהאד בצ'צ'ניה, אפגניסטן, עיראק ובוסניה, ובו זמנית נמנע מלהושיט עזרה לנפגעי אסון הצונאמי באסיה.
הארגון נהנה מיחס סלחני במדינות מוסלמיות שונות. למשל, לאחר האולטימטום ששלטונות סעודיה הציבו לאנשי אל-קאעידה שיסגירו את עצמם ב־23 ביוני 2004, המבוקש עת'מאן בן האדי אל מקבול אל-עמרי שהסגיר את עצמו זכה לתנאים מפליגים, כמו בחירת בית הכלא, תשלום חובותיו תשלום סיוע, ופנסיה חודשית לו ולילדיו בידי השלטונות.
מדינות וארגונים המשייכים את אל-קאעדה לרשימת ארגוני הטרור
ממוזער|229x229 פיקסלים|מפת המדינות המכירות באל-קאעדה כארגון טרור
באופן מלא
באופן חלקי
פעילות נגד אל-קאעידה
שמאל|ממוזער|260px|נשיא ארצות־הברית ברק אובמה מדווח על מותו של בן־לאדן
20 באוגוסט 1998 - "מבצע הגעה אינסופית" ("Operation Infinite Reach"), פעולת תגמול לפיצוץ שגרירויות ארצות הברית בקניה וטנזניה על ידי אל-קאעידה ב-7 באוגוסט אותה שנה. במהלך המבצע, עליו פיקד גנרל הנחתים אנתוני זיני, שיגר הצי האמריקני 75 טילי שיוט נגד מחנות של אל-קאעידה באפגניסטן, בין היתר במטרה להרוג את אוסאמה בן לאדן. בנוסף ביצעו ספינות הצי האמריקני אשר בים הערבי ירי של טילי שיוט כנגד מפעל החשוד שהוא מייצר נשק כימי בסודאן. במהלך התקיפות נהרגו כשלושים מחבלים בסודאן ובאפגניסטן, אולם בן לאדן עזב את המחנות מספר שעות קודם לכן.
אוגוסט 1998 - חיפוש בדירתו של עלי מוחמד , יוצא צבא ארצות הברית וסוכן CIA, מעלה כי שימש כסוכן כפול ופעל למען אל קאעידה. מחקירתו התברר שהוא האחראי על אימוני הארגון. הוא אחד מהנאשמים בעניין ההתקפות על שגרירויות ארצות הברית בקניה ובטנזניה אך נכון ל-2011 נותר כלוא ללא משפט.
במרץ 2003 נתפס ח'אלד שיח' מוחמד שנחשב למתכנן העיקרי של פיגועי 11 בספטמבר.
ב-9 במאי 2003 חיסל צה"ל ברצועת עזה את המחבל איאד ביק, פעיל באל-קאעידה ובחמאס, שנשלח מטעם אל-קאעידה לסייע לחמאס.
ב-8 ביולי 2006 נהרג מנהיג אל-קאעידה בעיראק, אבו מוסעב א-זרקאווי, בהתקפה אווירית.
ב-18 באפריל 2010 נהרגו בעיראק שני מנהיגי אל-קאעידה במדינה, אבו עבדאללה אל-ראשיד אל-בגדאדי ואבו איוב אל-מסרי, במבצע משולב של כוחות מקומיים וכוחות חוץ
ב-2 במאי 2011 נהרג המנהיג והמייסד של אל-קאעידה אוסאמה בן לאדן, במבצע חנית נפטון בביתו שפקיסטן על ידי יחידת הכוחות המיוחדים האמריקאית "אריות הים".
ב-4 ביוני 2011 נהרג אליאס קשמירי, שכונה "המוח הצבאי" של אל-קאעידה, במחוז דרום וזיריסטן שבפקיסטן, בסמוך לגבול עם אפגניסטן.
ב-11 ביוני 2011 נהרג בסומליה פאזול עבדאללה מוחמד, מנהיג אל-קאעידה במזרח אפריקה, שהיה בין האחראים לפיגועים נגד שגרירויות ארצות הברית בקניה ובטנזניה
ב-22 באוגוסט 2011 נהרג סגן מנהיג אל-קאעידה וראש מטה המבצעים עטיה עבד אל רחמן במחוז וזיריסטן שבפקיסטן
בספטמבר 2011 נהרג בתקיפה אווירית על ידי ארצות הברית ראש מטה המבצעים של אל-קאעידה בפקיסטן, אבו חאפז אל-סהרי.
ב-30 בספטמבר 2011 נהרג בתימן מפקד אל-קאעידה בחצי האי ערב, אנוואר אל-אוולקי בתקיפה אווירית של כלי הרכב בו נסע, בין מאריב לג'וואף שבמרכז המדינה.
ב-15 באוקטובר 2011 נהרג בתימן איברהים אל-באנה, ראש מערך התקשורת של הארגון בחצי האי ערב יחד עם שישה חמושים נוספים.
ב-5 ביוני 2012 נהרג בפקיסטן סגן מפקד אל-קאעידה, אבו יחיא א-ליבי, יחד עם עוד 15 מחברי הארגון על ידי מזל"טים אמריקאים.
ב-17 ביולי 2013 נהרג בתימן סגן מפקד אל-קאעידה בחצי האי ערב, סעיד עלי אל-שהרי על ידי טילים ממל"ט אמריקאי.
ב-5 באוקטובר 2013 נלכד ענאס אל ליבי בטריפולי על ידי כוחות של צבא ארצות הברית
ב-22 בינואר 2014 סיכל שירות הביטחון הכללי של מדינת ישראל תא טרור פלסטיני של אל-קאעידה. תא הטרור הורכב מפלסטינים ממזרח ירושלים ויהודה ושומרון והופעל על ידי מחבל מאל-קאעידה שישב ברצועת עזה. תא הטרור תכנן מספר רב של פיגועי תופת קטלניים בישראל, אך נחשף ופעיליו נעצרו על ידי השב"כ לפני שהצליח לממשם.
29 בדצמבר 2020 - התקבלה החלטה 2560 של מועצת הביטחון של האו"ם הקוראת להרחיב את הסנקציות נגד הארגון.
31 ביולי 2022 - מנהיג הארגון, איימן א-זוואהירי, נהרג בתקיפה אמריקנית באפגניסטן.
רשימת פיגועים בולטים של אל-קאעידה
שמאל|ממוזער|250px|הפיגוע בשגרירות האמריקנית בניירובי
29 בדצמבר 1992: הפצצת מלונות בנמל עדן בהם התאכסנו כוחות של צבא ארצות הברית בתימן.
26 בפברואר 1993: ניסיון ראשון למוטט את מגדלי התאומים בניו יורק, משאית-תופת התפוצצה בחניון התת-קרקעי של מגדל מספר 1 במרכז הסחר העולמי. 6 אזרחים נהרגו ויותר מ-1000 נפצעו. הפיגוע בוצע על ידי המחבל רמזי יוסף.
7 באוגוסט 1998: פיצוץ בו-זמנית של השגרירויות האמריקניות בקניה ובטנזניה. בפיגועים אלו נרצחו כ־223 בני אדם, ונפצעו למעלה מ־4,000.
12 באוקטובר 2000: פיגוע התאבדות במשחתת האמריקנית קול שעגנה במפרץ עדן בתימן, באמצעות ספינת דיג עמוסת חומרי נפץ. התוצאה 17 אנשי צוות הרוגים ועשרות פצועים.
10 בספטמבר 2001: התנקשות בחייו של מנהיג "הברית הצפונית" האפגאנית - אחמד שאה מסעוד, מתנגדו של בן לאדן, בידי צוות מתנקשים-מתאבדים שהתחזו לעיתונאים. לאחר הצגת רשימת שאלות שעסקו ברובן באל-קאעידה, בתחילת הראיון, הפעילו אנשי אל-קאעידה את חגורות הנפץ שלהם והרגו את מסעוד. יש הסוברים כי פעילות זו הייתה קשורה לפיגועים בארצות הברית.
11 בספטמבר 2001: פיגועי 11 בספטמבר, שביצעו חברי הארגון בפיקודו של מוחמד עטא, הם אירוע הטרור הגדול בהיסטוריה האנושית, שבו נהרגו קרוב ל־3,000 בני אדם, באמצעות ארבעת מטוסי נוסעים שנחטפו ורוסקו לתוך מטרות נבחרות בוושינגטון ובניו יורק - העיר הכלכלית החשובה.
11 באפריל 2002: פיגוע התאבדות באמצעות משאית תופת שטעונה בבלוני גז בבית הכנסת העתיק בג'רבה שבתוניסיה, שמשמש כאתר תיירותי, יומיים לפני יום העצמאות הישראלי. 17 אנשים נרצחים, רובם תיירים גרמניים.
6 באוקטובר 2002: פיצוץ מכלית צרפתית על ידי ספינת תופת סמוך לחופי תימן. בפיגוע נהרג אדם אחד.
12 באוקטובר 2002: פיגוע מכונית תופת במועדון לילה באי באלי באינדונזיה גרם למותם של 202 בני-אדם, רובם תיירים מאוסטרליה שנשרפו בו חיים ולפציעם של כ־300 נוספים. חלקם במצב קשה מאוד.
28 בנובמבר 2002: צמד פיגועים במומבסה, קניה, נגד תיירים מישראל בבית מלון בעיר באמצעות מכונית תופת. 15 הרוגים ובהם 3 ישראלים. מטוס ארקיע הותקף במהלך המראתו בטיסה לעבר ישראל, בטילי כתף. התקפה שלא צלחה, אולם מהווה גורם עיקרי לשינוי כללי הביטחון בנמלי תעופה ומציאת פתרונות להגנת מטוסים אזרחיים באוויר מפני תוקפנות קרקעית.
12 במאי 2003: פיגוע בבית דירות של אזרחים זרים בבירת סעודיה, ריאד. 35 בני אדם נרצחו.
18 במאי 2003: ארבעה פיגועים בקזבלנקה, המרכז הכלכלי החשוב שבמרוקו, כנגד מוקדים יהודיים ומערביים: המועדון הספרדי "קאסה דה אספאניה", מרכז התרבות היהודי "סרקל ד'אליאנס", ליד הקונסוליה הבלגית ובבית העלמין היהודי. את הפיגועים ביצעו 14 מחבלים מתאבדים, ונרצחו בהם 41 אנשים.
5 באוגוסט 2003: פיצוץ מכונית תופת במלון מריוט בג'קרטה בירתה של אינדונזיה, בשעה 11:50 בבוקר, שגרם ל־12 הרוגים וכ-150 פצועים.
7 באוגוסט 2003: פיצוץ מכונית תופת ליד שגרירות ירדן בבגדאד בירת עיראק, בפיגוע נהרגו 17 אנשים ונפצעו לפחות 40, על פי הערכות הפיגוע בוצע בגלל תמיכת ירדן במלחמה בעיראק.
19 באוגוסט 2003: פיצוץ משאית תופת ליד בניין מטה האו"ם בעיראק שנהרס לחלוטין, שגרם ל־24 הרוגים וכ-100 פצועים.
8 בנובמבר 2003: פיצוץ מכונית תופת במתחם אזרחים זרים בריאד בירת סעודיה. כ־17 הרוגים ועשרות פצועים. פיגוע נוסף שהיה אמור לחול ב־25 בנובמבר עם תחילת חג עיד אל פיטר סוכל בידי כוחות הביטחון הסעודיים.
12 בנובמבר 2003: פיצוץ משאית תופת בעיר נסיריה שבעיראק, בפיגוע נהרגו 17 שוטרים צבאיים ממוצא איטלקי ונהרגו עוד עשרה אזרחים עיראקים, בפיגוע נפצעו כ-100 בני אדם.
15 בנובמבר 2003: פיצוץ מכוניות תופת ביום שבת ליד שני בתי כנסת באיסטנבול, טורקיה, שגרם ל־27 הרוגים.
20 בנובמבר 2003: פיצוץ מכוניות תופת ליד בנק HSBC וליד הקונסוליה הבריטית באיסטנבול, שגרם ל־30 הרוגים, ובהם הקונסול הכללי של בריטניה, רוג'ר שורט. במשפט שנערך לטרוריסטים התברר כי בן לאדן ומוחמד עאטף, קצין המבצעים שלו, נפגשו ב־2001 עם ראשי הקבוצה הטורקית, הכווינו אותם ומסרו להם 150 אלף דולרים לביצוע פיגועים בבסיס חיל האוויר אינג'ירליק, שמשמש את צבא ארצות הברית, ובספינות ישראליות, העוגנות בנמל מרסין.
1 במרץ 2004: תקיפת משרדים של חברת נפט מערבית בעיר ינבוע שבמזרח סעודיה. בפיגוע נהרגו שישה בני אדם, בהם חמישה אזרחים מערביים.
2 במרץ 2004: סדרת פיצוצים בעיר בגדאד בירת עיראק ובעיר השיעית כרבלה במשך יום עשורא, בפיצוצים נהרגו 178 אנשים ונפצעו לפחות 500.
11 במרץ 2004: פיגועי 11 במרץ - ארבעה פיגועים שתוזמנו סימולטנית לשעה 7:30 בבוקר בארבע רכבות במדריד גרמו ל־192 הרוגים ולכ־1,400 פצועים. ספרד הגיבה בהלם, ומיליוני אזרחים ספרדים השתתפו בעצרות זיכרון ובהפגנות כנגד הטרור וביכו את מותם של החפים מפשע. במסמך אינטרנטי שמיוחס לאל-קאעידה נכתב כי ספרד היא החוליה החלשה מבין בעלות הברית בעיראק וניתן לנצל את הבחירות בספרד לשם כך. עוד נכתב כי הממשלה תוכל לעמוד רק בשלושה אירועי טרור. בבחירות שלאחר הפיגוע השלטון התחלף, והורה על הוצאת הכוחות הספרדיים מעיראק, ובכך אפשר לראות שהפיגוע נחל הצלחה.
28 במרץ 2004: שני פיגועי התאבדות בטשקנט בירת אוזבקיסטן נגד חיילים, שוטרים, ומשקיפים אוזבקיסטנים, בפיגוע נהרגו 47 בני אדם מתוכם 33 חיילים ו-14 שוטרים ומשקיפים.
29 במאי 2004: חוליה של אל קאעידה משתלטת על מתקני חברת נפט בעיר חובאר בסעודיה. החוליה החזיקה במשך יממה בכ-50 בני ערובה מערביים, שרובם שוחררו על ידי כוח קומנדו סעודי. באירוע זה נהרגו 22 בני אדם.
30 ביולי 2004: פיגוע ירי נגד שגרירויות ישראל וארצות הברית בטשקנט ואף במשרד התובע הכללי, בירתה של אוזבקיסטן, בפיגוע נהרגו 2 בני אדם.
9 בספטמבר 2004: פיגוע בשגרירות אוסטרליה בג'קרטה, בירת אינדונזיה באמצעות מכונית תופת. בפיגוע נהרגו למעלה מ־11 אנשים ונפצעו כ-180 אנשים.
7 באוקטובר 2004: סדרת פיגועים בסיני (ראו לעיל).
2 ביולי 2005: חטיפת איהאב א-שריף, המיועד לשגריר מצרים בעיראק, ורציחתו, ב־7 ביולי 2005, בשל האשמה כי הוא מייצג שלטון של כופרים שתומך בנוצרים וביהודים. לשגריר היה רקע של עבודה בישראל.
7 ביולי 2005: פיגועי 7 ביולי - סדרת פיגועים בלונדון בירת בריטניה ברכבות תחתית ובאוטובוס קומתיים, שבוצע על ידי זרוע של אל-קאעידה גרמו ל-52 הרוגים ולכ־700 פצועים. דפוס הפעולה דומה לפיגועים בספרד, אבל בניגוד לספרד, הבריטים לא רק שלא נבהלו, אלא אף הגיבו באגרסיביות ונחישות. נרשמו תקיפות רבות של מוסלמים בידי אזרחים, וממשלת בריטניה החליטה על גירושם של גורמים אסלאמיסטיים קיצוניים מחוץ לגבולה.
23 ביולי 2005: שלושה פיגועים סימולטניים של מכוניות תופת התבצעו בשארם א-שייח' שבמצרים בליל שבת בשעה 1:00, וגבו כ־88 הרוגים ויותר מ-200 פצועים. ארגון גדודי עבדאללה עזאם, על שם מורו הרוחני של בן לאדן, קיבל אחריות על הפעולה. רבים מהתיירים עזבו את המקום. ראה פיגועי 23 ביולי.
19 באוגוסט 2005: התקפת קטיושות משולבת על עקבה ואילת. בעקבה עגנו שתי ספינות אמריקאיות. בפיגוע בעקבה נהרג שוטר ירדני, ואילו באילת הקטיושה נחתה סמוך לנמל התעופה. היה זה אירוע ראשון של אל-קאעידה בישראל. לא היו נפגעים באירוע זה, שלא היה מדויק. תוצאותיו של הפיגוע בכללותו מעידים על ירידה ביכולת המבצעית של גדודי עבדאללה עזאם, שקיבלו אחריות על פיגוע זה.
1 באוקטובר 2005: פיגוע שבוצע באמצעות שלושה מחבלים מתאבדים באתרי תיירות באי באלי שבאינדונזיה, בשעה 6:50 בערב, בפיגועים אלו נהרגו כ-20 בני אדם ונפצעו כ-130 אנשים. ראה פיגועי 1 באוקטובר.
9 בנובמבר 2005: פיגועי התאבדות בשלושה בתי מלון אמריקאים בעיר עמאן בירת ירדן, בשעה 8:50 בערב, בפיגועים אלו נהרגו כ-60 בני אדם ונפצעו יותר מ-100 אנשים.
24 באפריל 2006: שלושה פיגועים בשתי מסעדות וסופרמרקט בעיירה דהב שבסיני, שבוצעו באמצעות מחבלים מתאבדים על ידי ארגון אל-קאעידה בעיראק, בפיגועים אלו נהרגו כ-20 אנשים ונפצעו יותר מ-70 בני אדם.
3 בפברואר 2007: משאית תופת נהוגה בידי מחבל מתאבד מתפוצצת בשוק השיעי בבגדאד בירת עיראק, הורגת 121 אזרחים עיראקים ממוצא שיעי ופוצעת יותר ממאתיים.
11 באפריל 2007: שני פיגועים שבוצעו באמצעות שתי מכוניות תופת באלג'יר בירת אלג'יריה ליד משרדי הממשלה, בשעה 11:50 בבוקר, בפיגועים נהרגו כ-30 בני אדם ונפצעו יותר מ-150 אנשים.
2 ביולי 2007: מחבל מתאבד פוצץ מכונית תופת סמוך לאתר תיירות בצפון-מזרח תימן. בפיגוע נהרגו לפחות תשעה בני אדם - שבעה מהם תיירים מספרד.
11 בדצמבר 2007: שני פיגועי התאבדות סימולטניים באלג'יר, בירת אלג'יריה, בשעה 8:45 בבוקר, כאשר שתי משאיות תופת נהוגות בידי מחבלים מתאבדים, שהכילו כל אחת 800 ק"ג חומר נפץ התפוצצו, אחת ליד בית המשפט העליון והשנייה ליד משרדי האו"ם. בפיגועים נהרגו כ-70 יותר מעשרה מהם עובדי או"ם, ונפצעו עשרות בני אדם.
16 בינואר 2008: כ-200 פעילי אל-קאעידה השתלטו על בסיס צבאי בפקיסטן ליד הגבול עם אפגניסטן. במהלך הקרב נהרגו כ-40 חמושים ושבעה חיילים.
1 בפברואר 2008: פיגוע ירי בשגרירות ישראל בנואקשוט בירת מאוריטניה, בפיגוע נפצעו שישה אנשים, בהם אזרחית צרפתייה.
2 ביוני 2008: הפצצת שגרירות דנמרק באסלאמבאד בירת פקיסטן, בהודעה שפרסם הארגון נאמר שהפיגוע נועד לנקום על קריקטוריות מוחמד. בפיגוע נהרגו שישה אנשים.
8 ביוני 2008: שני פיצוצים ליד תחנת רכבת באלג'יריה (כ-100 קילומטר מזרחית לאלג'יר הבירה), בפיגוע נהרגו 13 אנשים ומתוכם עובד צרפתי שהיווה מטרה לארגון.
19 באוגוסט 2008: פיצוץ מכונית תופת נהוגה בידי מחבל מתאבד ליד אקדמיה לשוטרים באלג'יריה כשישים קילומטר מזרחית לבירה אלג'יר, בפיגוע נהרגו 43 בני אדם ונפצעו כ-38 אנשים.
20 באוגוסט 2008: פיגוע כפול בעיר בואירה שבאלג'יריה שבוצע באמצעות שתי מכוניות תופת, האחת התפוצצה ליד מחסום צבאי וכדקה אחרי השנייה התפוצצה ליד בית מלון, בפיגועים נהרגו כ-11 אנשים ונפצעו כ-31 בני אדם.
17 בספטמבר 2008: פיגוע בשגרירות ארצות הברית בעיר צנעא בירת תימן, שבוצע באמצעות שתי מכוניות תופת שפוצצו את שער השגרירות, בנוסף הפיגוע כלל בין היתר גם ירי צלפים, ומחבלים חמושים ברובים אוטומטיים ורקטות RPG אשר פתחו באש לעבר שומרי השגרירות, בפיגוע נהרגו 19 בני אדם בהם שישה חיילים שישה מחבלים ואזרחית אמריקאית ששהתה במקום לפחות שלושה מהמחבלים היו חברי ארגון אל-קאעידה בעיראק.
26 בדצמבר 2008: תקיפת תחנת משטרה בעיר רמאדי שבעיראק, הנמצאת כמאה קילומטרים מערבית לבירה בגדאד. בפיגוע נהרגו כ-13 אנשים (מתוכם שישה שוטרים עיראקים ושבעה אנשי אל-קאעידה).
8 במרץ 2009: הפצצת אקדמיית משטרה במרכז העיר בגדאד בירת עיראק. בפיגוע נהרגו 28 בני אדם ונפצעו כ-57 בני אדם, הנפגעים הם בעיקר שוטרים ומגויסים טריים.
15 במרץ 2009: פיגוע באתר תיירות בתימן. בפיגוע נהרגו חמישה אנשים מתוכם ארבעה תיירים דרום קוריאניים
3 ביוני 2009: התקפת שיירה של חיילים אלג'יראים כ-50 קילומטר מזרחית לאלג'יר בירת אלג'יריה. בפיגוע נהרגו 10 בני אדם מתוכם שמונה חיילים ושני מורים.
8 ביולי 2009: חמושי אל קאעידה בצפון אפריקה הרגו 28 חיילים של צבא מאלי בקרבות.
17 ביולי 2009: הפצצת מלונות ריץ-קרלטון ומלון מריוט על ידי שני מחבלים מתאבדים בג'קרטה בירת אינדונזיה כנגד תיירים זרים, בפיגוע נהרגו 11 בני אדם ונפצעו כ-50.
8 בדצמבר 2009: הפצצת משרדי ממשלה בבגדאד בירת עיראק באמצעות שלוש משאיות תופת. לפחות 127 בני אדם נהרגו וכ-261 נוספים נפצעו.
30 בדצמבר 2009: פיגוע בבסיס צבאי סודי במזרח אפגניסטן שבוצע באמצעות מחבל מתאבד שהיה סוכן כפול. בפיגוע נהרגו 7 אנשי CIA וקצין ביון ירדני.
25 בינואר 2010: הפצצת מלונות פאר שבהם נוהגים לבקר זרים בבגדאד בירת עיראק באמצעות שלוש מכוניות תופת. לפחות 41 בני אדם נהרגו וכ-70 נוספים נפצעו.
19 בספטמבר 2010: פיגוע במרכז בגדאד באמצעות פיצוץ של שתי מכוניות תופת כמעט בו-זמנית. לפחות 31 בני אדם נהרגו.
1 בנובמבר 2010: חמושי אל-קאעידה בעיראק החזיקו כ-120 בני ערובה במשך כארבע שעות בכנסייה הסורית בבגדאד בירת עיראק. בניסיון החילוץ נהרגו כ-52 בני אדם בהם כומר ו-10 קצינים עיראקים ונפצעו כ-67 בני אדם.
1 בינואר 2011: הפצצת כנסייה קופטית באלכסנדריה שבמצרים באמצעות מכונית תופת. בפיגוע נהרגו 21 נוצרים ונפצעו כ-97 בני אדם רובם נוצרים.
13 במאי 2011: 80 הרוגים בפיגוע התאבדות כפול בפקיסטן.
מנהיגי אל-קאעידה
עבדאללה עזאם (1988–1989)
אוסאמה בן לאדן (1989–2011)
איימן אל-זוואהירי (2011–2022)
סייף אל עאדל (2022–מכהן)
ראו גם
אסלאמיזם
הג'יהאד הסלפי
ההכנות לפיגועי 11 בספטמבר
לקריאה נוספת
לורנס רייט, המגדלים הגבוהים - 11 בספטמבר, אלקאעידה וכישלון המודיעין האמריקני, כנרת זמורה ביתן, 2007
יורם שוייצר, אל-קאעידה וטרור המתאבדים - החזון והמעש, צבא ואסטרטגיה, כרך 2, גיליון 2, אוקטובר 2010
בנימין בן סימון, תובנות על ארגון אל-קאעידה, סטימצקי חממה ספרותית, 2011
מרק בודן, בן לאדן - החיסול, אור יהודה: כנרת זמורה-ביתן, 2012
קישורים חיצוניים
- לפי מסמכים ומאות סרטי וידאו שהתגלו בבית בכיר אל-קאעידה מספקים מבט נדיר לדרכי הפעולה של ארגון הטרור הקטלני
סקירה בנושא "אלקאעדה" וחדירת רעיונותיה באזורנו, אוקטובר 2008, אתר השב"כ
אלי אשד, "מחבלים מתאבדים: אל קעאידה בסוריה" הופיע ב"דיוקן-מקור ראשון" פברואר 2014 ובמגזין "יקום תרבות" מארס 2014
אל-קאעדה, תבוסת "הפרויקט העולמי", א-שרק אל-אווסט, 12 ביוני 2023
הסתננתי לחוליית מחבלים סרט תעודה של העיתונאי מוחמד סיפאוי, שתיעד קבוצת טרור של אל-קעדה בצרפת.
הערות שוליים
*
קטגוריה:ארגוני טרור סוניים
קטגוריה:פיגועי 11 בספטמבר
קטגוריה:אפגניסטן: צבא וביטחון
| 2024-10-14T17:16:04
|
חשבון אינפיניטיסימלי
|
REDIRECT חשבון אינפיניטסימלי
| 2003-08-09T05:22:19
|
חשבון אינפיניטסימלי
|
חשבון אִינְפִינִיטֶסִימָלִי (נקרא גם אינפי או חדו"א, ראשי תיבות של: חשבון דיפרנציאלי ואינטגרלי; ובאנגלית: Calculus – קלקולוס; במונחי האקדמיה ללשון העברית: חֶשְׁבּוֹן-הָאֵינְסוֹפִיִּים) הוא ענף של המתמטיקה שחוקר שינוי. התחום מבוסס רובו ככולו על המושג גבול שמאפשר לעסוק בתוצאה של תהליכים אינסופיים. על בסיס רעיון הגבול נבנים ונחקרים מושגי יסוד כגון סדרה, סכום אינסופי, רציפות, נגזרת ואינטגרל. תחילתו של הענף בעבודותיהם של אייזק ניוטון ושל גוטפריד וילהלם לייבניץ, אם כי קדמו להם, בצעדים ראשונים לקראת תחום זה, ארכימדס, בארו, דקארט, פרמה והויגנס.
על בסיסו של החשבון האינפיניטסימלי בנוי ענף האנליזה המתמטית שעוסקת ביישום כלים מהחשבון האינפיניטסימלי במגוון רחב של עיסוקים מתמטיים. מעבר לכך, לחשבון האינפיניטסימלי חשיבות מכרעת בכל תחומי המדע ובייחוד בפיזיקה, וכן בהנדסה, כלכלה ותחומים נוספים.
עיקרי החשבון האינפיניטסימלי
לחשבון האינפיניטסימלי שני ענפים עיקריים:
חשבון דיפרנציאלי: עוסק בחישוב השיעור הרגעי של השינוי (הנגזרת) בערכי פונקציה בהתאם לשינוי בערכי המשתנים. חישוב הנגזרת מאפשר לקבוע את המשיק לפונקציה בכל נקודה, את המעבר מפונקציה המתארת מהירות לזו המתארת תאוצה ועוד. החשבון הדיפרנציאלי מאפשר את פיתוחם של קירובים דוגמת טור טיילור ושיטת ניוטון-רפסון.
חשבון אינטגרלי (בעברית: חשבון אִסְכּוּם): עוסק בדרכים לחישוב האינטגרל של פונקציה. חישוב האינטגרל מאפשר לחשב את השטח הכלוא מתחת לעקום, וכן לחשב את שטח הפנים והנפח של גופים שונים.
המשפט היסודי של החשבון הדיפרנציאלי והאינטגרלי קובע שגזירה (חישוב הנגזרת) ואינטגרציה (חישוב האינטגרל) הן פעולות הפוכות זו לזו. תגלית זו של ניוטון ולייבניץ (בנפרד, וכמעט באותו זמן) הביאה לשלל תוצאות לאחר שעבודותיהם התפרסמו.
מהחשבון האינפיניטסימלי התפתחו ענפי מתמטיקה נוספים: משוואות דיפרנציאליות, אנליזה וקטורית, טופולוגיה דיפרנציאלית ותורת המידה. לחשבון האינפיניטסימלי שימוש נרחב בפיזיקה ובהנדסה.
מרכז|ממוזער|900px|משפטים בחשבון דיפרנציאלי. התרשים מראה איך מבססים את המשפטים המרכזיים של החשבון דיפרנציאלי על אקסיאומת ה-sup. הגרירות מתארות דרך מקובלת לבסס את התורה. ישנן גם דרכים מקובלות נוספות.
היסטוריה
אף שכבר ארכימדס השתמש בשיטות אינטגרציה, ורבים (בארו, פרמה, ואליס ואחרים) הגיעו לרעיון הנגזרת, יצירת החשבון האינפיניטסימלי מיוחסת לניוטון וללייבניץ, בסוף המאה ה-17. ניוטון ולייבניץ, שכל אחד מהם פעל בתחום זה באופן עצמאי, הגיעו לתוצאות דומות. ניוטון סיפק שלל שימושים בפיזיקה, אך מערכת הסימונים שהציע לייבניץ התגלתה כגמישה יותר והיא שנעשתה נפוצה.
שמאל|ממוזער|170px|סר אייזק ניוטון
שמאל|ממוזער|170px|גוטפריד לייבניץ
ניוטון פיתח את התאוריה שלו בין חורף 1664 לאוקטובר 1666, והפקיד סיכום של עבודתו בידי חברים מהחברה המלכותית הבריטית. לייבניץ החל לעבוד בנושא ב-1673. בין לייבניץ לניוטון פרץ סכסוך מר על הבכורה ביצירה זו, וכתוצאה ממנו נוצר חיץ, במשך שנים רבות, בין הפעילות המתמטית בממלכה המאוחדת לזו שבשאר אירופה. כתוצאה מכך התעכבה ההתפתחות של החשבון האינפיניטסימלי בממלכה המאוחדת, ורק בתחילת המאה ה-19 אימצו הבריטים את מערכת המושגים והסימונים האירופית.
לייבניץ וניוטון ביססו את החדו"א על מושג האינפיניטסימל שהוא מספר "קטן באופן אינסופי", ובאופן יותר מדויק, מספר אינפיניטסימלי הוא מספר שקטן בערכו המוחלט מכל מספר ממשי חיובי. במערכת המספרים הממשיים, האינפיניטסימל היחיד הוא אפס, אך במערכות מספרים אחרות קיימים אינפיניטסימלים רבים.
בעקבות מתקפה פילוסופית של ג'ורג' ברקלי ודייוויד יום על היסודות הלוגיים של החשבון האינפיניטסימלי של ניוטון, היה צורך לבסס את התחום על יסודות לוגיים מוצקים. במאה ה-19 הצליח המתמטיקאי הצרפתי אוגוסטן לואי קושי לבסס את מושג הגבול באמצעות גדלים ממשיים וסופיים בלבד. ההגדרות של קושי החליפו את השימוש במושג האינפיניטסימל בשימוש במספרים ממשיים שיכולים להיות "קטנים כרצוננו" או "גדולים כרצוננו", והגבול הפך למספר שאליו אפשר להגיע "קרוב כרצוננו". כך, למשל, הגבול של סדרה הוגדר בצורה הבאה: סדרה מתכנסת לגבול L אם לכל קטן כרצוננו קיים כך שלכל מתקיים (כלומר: המרחק בין כמעט כל איברי הסדרה לגבול L קטן כרצוננו). הגדרת הגבול של קושי נהפכה לאבן היסוד של התחום בצורתו המודרנית. את ביסוס תורת הגבולות והטופולוגיה של הישר הממשי ביצעו בנוסף לקושי גם קארל ויירשטראס ובולצאנו. תרמו גם לגראנז', דארבו ורימן.
בצורתו החדשה, החשבון האינפיניסטימלי היה אמין יותר אך היה מבוסס כולו על תכונות המספרים הממשיים, מושג שהוגדר אז באופן גאומטרי. בסוף המאה ה-19, המתמטיקאים גאורג קנטור וריכרד דדקינד בנו ייצוגים קונקרטיים למספרים הממשיים, שהתבססו על תורת הקבוצות, במטרה לבסס את המושגים המתמטיים על ידי מושג הקבוצה.
בתחילת המאה ה-20 נעשו מספר ניסיונות על ידי כמה מתמטיקאים להכליל את מושג האינטגרל, מכיוון שהאינטגרל של רימן לוקה בכמה חסרונות. לדוגמה, אוסף הפונקציות שעליהן ניתן לבצע אינטגרציה לפי רימן אינו שלם לפי מספר נורמות טבעיות. ההכללה הטובה ביותר הייתה זו של אנרי לבג, אשר פיתח את תורת המידה (שבמרכזה מידת לבג שהיא מידה המכלילה את מושג האורך) ואת אינטגרל לבג.
אנליזה מתמטית
אנליזה ("ניתוח") הוא יישום הכלים של החדו"א לחקר גדלים מתמטיים שונים וההשתנויות שלהם.
להרבה ענפים במתמטיקה יש תחום אנליזה מתאים:
אנליזה ממשית: ניתוח של פונקציות ממשיות רגילות, בין היתר באמצעות תורת המידה
אנליזה מרוכבת: ניתוח של פונקציות מרוכבות
אנליזה וקטורית: ניתוח של פוטנציאל (פונקציה המקבלת וקטור ומחזירה סקלר) ושל שדה וקטורי (פונקציה המקבלת וקטור ומחזירה וקטור)
אנליזה פונקציונלית: ניתוח של אופרטורים ופונקציונלים, כלומר: העתקות שהארגומנט שלהן הוא פונקציה (והן מחזירות פונקציה אחרת או מספר סקלרי, בהתאמה)
אנליזה הרמונית: ניתוח של פונקציות באמצעות טורי פורייה
אנליזה נומרית: ניתוח של פונקציות והשתנותן באמצעות קירובים נומריים
לקריאה נוספת
לפרק ההיסטוריה:
The Calculus War, review by Brian E. Blank, Notices of the American Mathematical Society, 56(5), 2009, 602-610
A. Rupert Hall, Philosophers at war: The Quarrel Between Newton and Leibnitz, Cambridge Univ. Press, 1980
Richard S. Westfall, Never at Rest: A biography of Isaac Newton, Cambridge Univ. Press, 1980
Joseph H. Hofmann, Leibnitz in Paris 1672-1676: His growth to Mathematical maturity, Cambridge Univ. Press, 1974
קישורים חיצוניים
ספר לימוד של פרופ' שלמה הבלין ברשת
חשבון אינפיניטסימלי, באתר איתן
הערות שוליים
*
קטגוריה:אנליזה מתמטית
| 2024-08-21T08:08:25
|
אילן רמון
|
אילן רמון (20 ביוני 1954, י"ט בסיוון ה'תשי"ד – 1 בפברואר 2003, כ"ט בשבט ה'תשס"ג) היה טייס החלל הישראלי הראשון. שימש מומחה מטען בצוות מעבורת החלל קולומביה במסגרת משימה STS-107. ב־1 בפברואר 2003 נספה יחד עם צוות המעבורת, שהתפרקה עם חזרתה לאטמוספירה של כדור הארץ. קודם לכן שירת כטייס בחיל האוויר הישראלי והגיע לדרגת אלוף-משנה.
ראשית חייו
רמון נולד בשם אילן וולפרמן ב-20 ביוני 1954, ברמת גן. משפחתו של אביו, אליעזר (1923–2006), נמלטה ב-1935 מגרמניה הנאצית. משפחת אימו חייתה בפולין. אימו, טוניה (1927–2003), עלתה עם אימה לישראל ב-1949 לאחר שניצלו ממחנה ההשמדה אושוויץ.
אילן למד בבית הספר היסודי "רמת חן" ברמת גן. בשנת 1962 עברה המשפחה לגור בבאר שבע, שם למד בבית הספר "בארי". הוא סיים את לימודיו התיכוניים בתיכון מקיף ג' בבאר שבע בשנת 1972. עם גיוסו לצה"ל, שינה את שם משפחתו לרמון עקב אהבתו למכתש רמון.
לאחר שנהרג באסון המעבורת 'קולומביה', הוסב שם בית הספר "רמת חן" על שמו.
שירותו בצה"ל
ממוזער|250px|מטוס F-16A נץ 243 אותו הטיס רמון במבצע אופרה, בו הושמד הכור העיראקי.
באוגוסט 1972 התגייס רמון לחיל האוויר והחל בקורס טיס, אותו נאלץ לעזוב לאחר שמונה חודשים מאחר ששבר את ידו. במלחמת יום הכיפורים שירת ביחידת לוחמה אלקטרונית בבסיס אום חשיבה שבסיני. הוא חזר לקורס הטיס, ובמהלכו נאלץ, בעקבות תקלה טכנית, לנטוש יחד עם המדריך שהיה עמו, מטוס פוגה מגיסטר (שבו לא הותקנו כיסאות מפלט). במהלך הנטישה נפצע באורח קל. הוא סיים את הקורס בשנת 1974 במגמת קרב, כחניך מצטיין. הוא שירת כטייס קרב, תחילה כטייס סקייהוק בטייסת 102 ולאחר מכן כטייס נשר בטייסת 253 בבסיס איתם בסיני. ב־1980 נמנה עם הטייסים הראשונים שנסעו לארצות הברית כדי ללמוד להטיס את מטוס ה־F-16, והיה בצוות הקליטה של המטוס בחיל האוויר.
ביוני 1981 השתתף רמון בהפצצת הכור שהחל להיבנות בעיראק. הוא היה מהראשונים שנטלו חלק בתכנון המבצע והיה הצעיר בין הטייסים שהשתתפו בתקיפה. רמון היה האחרון במבנה התקיפה, מיקום שנחשב למסוכן במיוחד, משום שבעת שהמטוס האחרון יבצע את התקיפה כבר יאבד גורם ההפתעה והגנת הנ"מ של האויב כבר תהיה פעילה. עם היציאה מיעף ההפצצה לא ענה רמון לקריאות מוביל המבנה, וחבריו חששו לחייו; רמון תיאר לאחר מכן שהיה המום מעומסי כוחות הג'י שהופעלו עליו בעת ההפצצה, אך לאחר כמה שניות התעשת וענה לקריאות מוביל המבנה.
בהמשך השנה מונה לסמ"ט ב' בטייסת הנגב. ב-20 בינואר 1982, במהלך טיסת אימון, התנגש רמון במטוס אחר מהטייסת (מספרי זנב: 276 ו־266). רמון והטייס השני נטשו בשלום והמטוסים התרסקו. חצי שנה לאחר מכן השתתף במלחמת לבנון הראשונה.
ב־1983 השתחרר משירות הקבע והחל ללמוד באוניברסיטת תל אביב וכעבור ארבע שנים קיבל תואר ראשון בהנדסת אלקטרוניקה ומחשבים. עם סיום לימודיו הצטרף לצוות הפיתוח של מטוס הלביא.
ב-1988 חזר רס"ן רמון לחיל האוויר והתמנה לסמ"ט א' בטייסת 119 ("העטלף"), אז טייסת מטוסי קורנס (פנטום). בתפקידו זה הוביל מבצעי צילום מיוחדים ורגישים ברחבי המזרח התיכון ומעבר לו. ב-1990 מונה רמון לפקד על טייסת 117 ("הסילון הראשונה"), אז טייסת מטוסי ברק (F-16) בבסיס רמת דוד. ב-1992 מונה לראש ענף מטוסים במחלקת אמצעי לחימה שבמטה חיל האוויר וב-1994 קודם לדרגת אלוף-משנה ושירת כראש מחלקת אמצעי לחימה, עד 1997.
לאורך שירותו צבר רמון יותר מ־3,000 שעות טיסה על מטוסי סקייהוק, נשר ופנטום, ויותר מ־1,000 שעות טיסה על הדגמים השונים של מטוס הF-16.
טייס החלל הישראלי הראשון
שמאל|ממוזער|180px|טייס החלל אילן רמון
רמון נבחר להיות טייס החלל הישראלי הראשון על ידי חיל האוויר, בעקבות הסכם שנחתם בין ישראל לארצות הברית ב־1995 לשלב ישראלי בטיסה לחלל של נאס"א. סוכנות החלל הישראלית פנתה לחיל האוויר בבקשה שיבחר בעבורה את המשתתף, וב־1997 בחר החיל ברמון. ב־1998 רמון ומשפחתו: אשתו רונה, וארבעת ילדיהם - העתיקו את מושבם אל מתקן האימונים לאסטרונאוטים בארצות הברית. אימוניו של רמון לקראת הטיסה היו אמורים להימשך כשלוש שנים, ובאוגוסט 2001 נקבע מועד הטיסה למאי 2002, אך נאס"א דחתה את שיגור קולומביה מספר פעמים.
רמון לקח עמו לחלל חפצים שונים המייצגים את החברה הישראלית, בהם:
נס הנשיא
דגל ישראל
דגל חיל האוויר הישראלי
דגלון עם סמל סוכנות החלל הישראלית
אבן עם סמל אוניברסיטת תל אביב
דגלון עם סמל מוזיאון חיל האוויר
דגלון עם סמל העיר רמת גן, עיר הולדתו
דגלון עם סמל העיר באר שבע, העיר בה גדל
דגלון עם סמל בית הספר "בליך", הממוקם בשכונת מגוריו של רמון, רמת חן, ובו למדו ילדיו כשחזרו לישראל
העתק של ציור שצייר פטר גינז, נער בטרזין, "כדור הארץ במבט מהירח", שפורסם בעיתון הנוער ודם. הציור המקורי מוצג במוזיאון האמנות של "יד ושם". ארבעה ימים לאחר ההתרסקות הקים יד ושם ויטרינה במוזיאון לתולדות השואה ובה תצוגה לזכר רמון וגינז. העתק של הציור נמסר לרונה רמון, במלאת 15 שנים לאסון המעבורת. העתק נוסף של הציור נשלח לאסטרונאוט האמריקני אנדרו פוסטל שהיה עמיתו של רמון בנאס"א כדי לקחת אותו עמו לטיסתו בחלל.
ספר תורה זעיר שקיבל מניצול השואה פרופסור יהויכין יוסף שקיבל אותו במחנה ברגן-בלזן מהרב שמעון דסברג שהבריח אותו למחנה
ספר תנ"ך מוקטן שהודפס על מיקרופילם שקיבל מנשיא המדינה משה קצב
מטבע של שמינית השקל מהמרד הגדול
דולר מהרבי מליובאוויטש שהעניק לו שליח הרבי מליובאוויטש במרכז החלל בפלורידה
רמון התעניין טרם נסיעתו כיצד לקיים מצוות בחלל. בשאלה לגבי שמירת יום השבת בחלל השיבו רבנים כי עליו לספור שישה פרקי זמן שאורכם 24 שעות, ולשמור את השבת בפרק הזמן השביעי, בדומה לנוהג ההלכתי בקטבים בהם השמש אינה זורחת חודשים ארוכים.
טיסת מעבורת החלל קולומביה
לאחר מספר דחיות בשיגור, מעבורת החלל קולומביה שוגרה ב-16 בינואר 2003 (י"ג בשבט, ה'תשס"ג) ממרכז החלל קנדי, למשימה בת 16 ימים בחלל. ב-21 בינואר קיים ראש הממשלה אריאל שרון שיחת טלפון עם רמון.
בתפקידו במשימת STS-107 במעבורת השתתף רמון בביצוע ניסוי האבק הישראלי, שתוכנן באוניברסיטת תל אביב במטרה לחקור כיצד משפיעות סופות אבק על המזרח התיכון, וכן ניסויים נוספים, בביולוגיה ובפיזיקה, שאחד מהם הוכן על ידי תלמידי כיתה י"א מאורט קריית מוצקין.
במהלך שהותו בחלל כתב רמון יומן. בעמודים שנמצאו תיעד רמון את חוויותיו מאז השיגור ועד היום השישי למסעו בחלל. אחד הדפים ששוחזרו בעזרת המחלקה לזיהוי פלילי של משטרת ישראל היה דף שעליו כתב רמון את מילות הקידוש לליל שבת. הוא גם טרח לנקד בכתב ידו את האותיות כדי שלא לטעות בהגייתן.
שמאל|ממוזער|250px|דף מיומנו של אילן רמון. היומן התגלה בטקסס שבועות אחדים לאחר האסון, כשהוא חרוך מעט. שמונה עמודים מתוכו שרדו את הפיצוץ שהתחולל כאשר המעבורת טסה בגובה 60 קילומטר.
ב־1 בפברואר 2003 נספה רמון יחד עם ששת חבריו לצוות, כשהמעבורת התפרקה עם חזרתה לאטמוספירה של כדור הארץ. הסיבה לתאונה הייתה חתיכת קצף אטימה שנשברה במהלך השיגור ופגעה ברעפי ההגנה מחום בכנף השמאלית של המעבורת. במהלך הכניסה מחדש הכנף הפגועה התחממה אט-אט ולבסוף התפרקה, דבר אשר גרר פירוק מוחלט של המעבורת. גופתו של רמון זוהתה ב-5 בפברואר והובאה לישראל חמישה ימים לאחר מכן.
קבורתו והנצחתו
שמאל|ממוזער|250px|המצבה על קברו של אילן רמון בבית הקברות של נהלל. על מצבתו נחקק בנוסף לסמל צה"ל גם סמל STS-107, בשונה מן הנוהל המקובל.
ב-10 בפברואר, עם הגעת ארונו של רמון לישראל, נערך טקס ממלכתי לזכרו בבסיס חיל האוויר שליד נמל התעופה בן-גוריון, בנוכחות משפחתו, נשיא המדינה, ראש הממשלה ונציגי נאס"א. למחרת, ב-11 בפברואר, נקבר רמון בבית העלמין בנהלל בטקס צבאי. אלמנתו רונה ביקשה להשמיע במהלך ההלוויה את השיר "Imagine" של ג'ון לנון, כפי שהושמע במהלך המשימה בחלל. ברקע נשמעו קולותיהם של רמון ועמיתו ווילי מק'קול, המביעים תקווה לעתיד טוב יותר, באנגלית ובעברית. הטקס נחתם במטס מבנה של ארבעה מטוסי אף-16 מעל בית העלמין, כשאחד מהם עזב את המבנה.
פרסים ועיטורים
לאחר מותו, עוטר רמון בעיטורים הבאים:
מדליית נאס"א לשירות ציבורי מצטיין
מדליית נאס"א לטיסה בחלל
מדליית הכבוד של הקונגרס בתחום החלל
אות הערכה מטעם הרמטכ"ל
מיזמים לזכרו
שמאל|250px|ממוזער|לוח הנצחה בפארק על שם אילן רמון בגבעת שמואל
שמאל|250px|ממוזער|בית הספר הממלכתי ע"ש אילן רמון, גן יבנה
ספרים ומדיה
בפברואר 2004 הונצח רמון על בול שעוצב בידי דניאל גולדברג. על הבול מופיעים דיוקנו של רמון בחליפת חלל, מבט מהמעבורת אל ישראל וסיני, מפת כוכבים, המעבורת קולומביה, וסמל סוכנות החלל הישראלית.
בשנת 2007 כתב הסופר משה גרנות ספר אודות רמון בהוצאת "דני ספרים" שנקרא "הנער שחלם לעוף: סיפורו של אילן רמון – האסטרונאוט הישראלי הראשון".
בינואר 2013 יצא הספר "מעלינו רק רקיע" (הוצאת משכל), אשר מרכז את יומניהם של אילן רמון ואסף בנו.
אירועי מדע וחינוך
כנס החלל הבינלאומי על שם אילן רמון מתקיים מדי שנה על ידי סוכנות החלל הישראלית ומשרד המדע והטכנולוגיה. הכנס זוכה לתהודה רבה ומגיעים אליו בכירים בתחומי המדע והחלל מרחבי העולם, ראשי סוכנויות חלל, מרצים מובילים ומשלחות אסטרונאוטים מנאס"א.
סוכנות החלל הישראלית מקיימת את 'שבוע החלל הישראלי' מדי שנה במועד פטירתו.
מרכז רמון מקיים כל שנה חידון ארצי בנושא חלל ואסטרונומיה לזכרו של אילן רמון.
קרן רמון על שם אילן, רונה ואסף רמון מפעילה תוכניות חינוכיות בנושאי חלל, מדע וטכנולוגיה.
במאי 2010, במסגרת משימה STS-132 של מעבורת החלל אטלנטיס, הוטסה סיכת הלוחם של טל רמון, בנו של אילן רמון, ששירת ב"יחידה שבעמק", לתחנת החלל הבינלאומית ושוחררה לחלל בשמו ולזכר אביו. סיכת הלוחם צולמה על רקע החלל החיצון. עותק תמונת הסיכה ותעודת מקוריות מטעם NASA נמסרו למפקד היחידה, למשמרת בפינת הנצחה בבסיס רמת דוד.
מוסדות טיס ומדע
נמל התעופה הבינלאומי רמון - אילת נקרא על שם אילן רמון ובנו, אסף ב-9 במאי 2013 הונחה אבן הפינה לנמל, במעמד אשתו רונה רמון ושר התחבורה ישראל כ"ץ והוא נפתח ב-21 בינואר 2019.
שמו של רמון מונצח במרכז אילן רמון לנוער שוחר פיזיקה, מרכז מדעי ומצפה כוכבים לנוער באוניברסיטת בן-גוריון.
בשנת 2014 הוקם בפארק המדע קריית ויצמן בניין הנקרא על שמו.
"פארק רמון למדע" בעיר קריית ביאליק.
"מרכז החלל טייבה", שנחנך ב-2012, תוכנן להיקרא על שמו של אילן רמון. בעקבות התנגדות שהעלה ח"כ אחמד טיבי לכך שמרכז חלל בעיר ערבית ייקרא ע"ש טייס קרב שהשתתף בהפצצות בלבנון, לא נקרא המרכז באופן ישיר על שמו של רמון, אלא "מרכז החלל טייבה להנצחת זכר האסטרונאוט אילן רמון".
אתרי הנצחה
במרכז המבקרים המחודש על שפת מכתש רמון שולב החל מתחילת 2013 סיפורו של האסטרונאוט לצד סיפורו של המכתש. בין השאר מוצגת בו חליפת חלל של רמון לצד דגם של מעבורת חלל.
רמון וחבריו לטיסה הונצחו במצפור בהר רמון, אשר צופה אל "קרני רמון", גבעות בזלת במערב מכתש רמון.
באוגוסט 2020 נחנך אתר הנצחה לאילן, רונה ואסף רמון בפארק הלאומי, רמת גן.
מקומות הקרויים על שמו
האסטרואיד 51828 אילנרמון נקרא על שמו.
בגבעות קולומביה שבמאדים נקראו פסגות הרים על שם כל אחד מאנשי צוות הקולומביה, ובהן אחת על שמו של אילן רמון.
שבעה מכתשים על הירח נקראו על שם כל אחד מאנשי צוות הקולומביה, ובהן אחד על שם רמון. כל המכתשים נמצאים בתוך מכתש אפולו .
בשתי ערים בקנדה נקראו רחובות על שמו: מאז 2003 בעיר קוט סנט לוק (Cote St. Luc), והחל מ-2007 גם בעיר ווהן (Vaughn).
רחוב בבאר שבע המוביל לכיוון חצרים נקרא על שם אילן רמון. באותו רחוב ממוקם בית הספר הטכני של חיל האוויר ובשנת 2007 הוקמה בו אנדרטה לזכרו. ב-2008 נקראה על שמו באותו רחוב גם הכיכר המובילה לבית הספר, והוצב בה מטוס פנטום מהטייסת שבה שירת.
היישוב הקהילתי מצפה אילן הנמצא באזור ואדי עארה, 4 ק"מ מערבית לחריש, קרוי על שמו על פי החלטת התושבים.
ב-2010 נקראה על שמו כיכר אילן רמון שבמרכז העיר אשדוד (ידועה גם בתור "כיכר הסיטי", "המחט" או "הקריה").
מוסדות שונים הקרויים על שמו
מספר בתי ספר נקראו על שמו של אילן רמון ביישובים הבאים: באר יעקב, גן יבנה, גדרה, הוד השרון, חדרה, ירושלים, כוכב יאיר צור יגאל, מודיעין, נתניה, רחובות, ראשון לציון, רמת גן, שערי תקווה, כפר סבא ופתח תקווה. בספטמבר 2011 החליף בית הספר היהודי באגורה הילז שבקליפורניה, בארצות הברית את שמו ונקרא אף הוא על שם אילן רמון.
תנועת הצופים הקימה שלושה שבטי צופים על שם אילן רמון: שבט "אילן" בחדרה, שצבעי הזיהוי שלו הם כחול וכתום (המזכירים את השמיים ואת צבע חליפת האסטרונאוט של רמון), שבט "רמון" בקריית השרון, נתניה, שלוחת ״רמון״ של שבט ארבל בראשון לציון ושבט "רמון" ביוסטון, צופי צבר.
בבט"ר ניצנים נקראה פלוגה "פלוגת אילן" על שמו של אילן רמון.
המחלקה לרפואה דחופה בבית החולים קפלן ברחובות נקראת על שמו.
משפחתו
250px|ממוזער|שמאל|קברי אילן ואסף רמון
שמאל|250px|ממוזער|סיכת הלוחם של טל רמון, בנו של אילן רמון, מרחפת בחלל מחוץ לתחנת החלל הבינלאומית. הוטסה לחלל על ידי מעבורת החלל אטלנטיס במשימה STS-132 ושוחררה לחלל, בשמו של טל רמון ולזכר אביו, במאי 2010.
רמון הותיר אחריו אשה, רונה, וארבעה ילדים - , טל, יפתח ונועה.
בנו הבכור אסף התגייס לחיל האוויר וסיים בהצטיינות את קורס הטיס במגמת קרב. במהלך קורס הטיס, ניצל במרץ 2009 מתקלה במטוס סקייהוק שאותו הטיס וזכה לשבחים על היחלצותו מהתרסקות. ב־13 בספטמבר 2009, שבועות אחדים לאחר סיום הקורס, נהרג אסף במהלך אימון מבצעי בהטיסו מטוס F16, לאחר ביצוע תמרון חד בעקבותיו לקה, ככל הנראה, באובדן הכרה זמני (Blackout) כתוצאה מכוח ג'י חזק שפעל על גופו, והוא נהרג בהתרסקות מטוסו בדרום הר חברון. בעקבות מותו, התפתח דיון ציבורי במדיניות הנהוגה בצבא, לפיה שירותם הקרבי של מועמדים לשירות ביטחון בני משפחות שכולות, מותנה באישור הוריהם, מה שמאפשר להם, עקרונית, מסגרות שירות עתירות סיכון. אסף רמון נקבר לצד אביו, בבית העלמין בנהלל.
בשנת 2018, תשע שנים לאחר שנהרג, הונחה לזכרו אבן הפינה למכינה קדם צבאית שתיקרא "בית אסף".
אלמנתו של אילן רמון, רונה, נבחרה להדליק משואה בטקס הדלקת המשואות ביום העצמאות ה-68 בשנת 2016 (תשע"ו). ב-17 בדצמבר 2018 נפטרה בגיל 54 ממחלת הסרטן.
בנו של אילן רמון, טל רמון, הוא מוזיקאי (זמר, פסנתרן, כותב ומלחין).
בשנת 2024, השתתף בנו, יפתח, יחד עם חברו סהר קורן, בעונתה התשיעית של תוכנית הטלוויזיה "המירוץ למיליון", ששודרה בקשת 12.
ראו גם
STS-107
מבצע אופרה – תקיפת הכור הגרעיני בעיראק
אסון מעבורת החלל קולומביה
לקריאה נוספת
אבי בליזובסקי ויפה שיר-רז, התרסקות הקולומביה - סיפורה של משימה STS-107, כנרת, זמורה-ביתן, 2003
ספרות יפה
משה גרנות, הנער שחלם לעוף, דני ספרים, 2007
תמי ליימן-וילציג בתרגום לעברית של מירה מאיר (איורים: וולף בולבה), לקים הבטחה: מסעו של ספר תורה, ספריית פועלים, בני ברק תשס"ד - ספר מנוקד לילדים על מסעו של אלוף-משנה אילן רמון לחלל עם ספר התורה הזעיר שהבריח הרב דסברג לברגן-בלזן.
קישורים חיצוניים
נפרדים מאילן - גיליון מיוחד של בטאון חיל האוויר, גיליון 149, 1 בפברואר 2003
מרכז אילן רמון לנוער שוחר פיזיקה
משימתו של אילן רמון בחלל, באתר סוכנות החלל הישראלית
נועם קרן, אילן רמון בראיון מהחלל
הכנסת ספר תורה שישמש את משלחות צה"ל מחוץ לישראל לבית הכנסת של יד ושם, באתר של יד ושם
הכנסת ספר תורה שהוא העתק לזה שנשרף עם אילן רמון לבית הכנסת במצפה אילן לזכרו של אילן רמון, באתר "דתילי מודיעין"
תקציר המשדר "גווילים של תקווה" באתר מוטקה
ד"ר דליה צ'שנובסקי, ניסוי בחלל הגן הכימי, על-כימיה, גיליון 8
דבריהם של אילן רמון ועמיתו ויליאם מק'קול בחלל, לאחר השמעת השיר Imagine של ג'ון לנון, YouTube
דברי אילן רמון במפגש במלאת 20 שנה למבצע אופרה ערוץ היוטיוב של ארכיון צה"ל ומערכת הביטחון, יוני 2021.
הערות שוליים
*
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:טייסי חלל שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:אנשי תוכנית החלל הישראלית
קטגוריה:חללי צה"ל
קטגוריה:אלופי-משנה בצה"ל
קטגוריה:טייסי חיל האוויר הישראלי
קטגוריה:מעוטרי אות הערכה מטעם הרמטכ"ל
קטגוריה:אסטרונאוטים יהודים
קטגוריה:אסטרונאוטים ישראלים
קטגוריה:זוכי פרס בגין
קטגוריה:אישים שעל שמם מכתשים בירח
קטגוריה:אישים שעל שמם יישובים בישראל
קטגוריה:נהלל: אישים
קטגוריה:אישים הקבורים בבית הקברות בנהלל
קטגוריה:אישים שהונצחו על בולי ישראל
קטגוריה:אישים שהונצחו על מדליות ישראל
קטגוריה:אישים שהועלו לקבורה בארץ ישראל
קטגוריה:הרוגי מעבורת החלל קולומביה
קטגוריה:ראשי מחלקת אמצעי לחימה בחיל האוויר
קטגוריה:אישים שעל שמם שכונות בישראל
קטגוריה:ישראלים שנהרגו בתאונות אוויריות
קטגוריה:בוגרי בית ספר בארי (באר שבע)
קטגוריה:בוגרי תיכון מקיף ג' (באר שבע)
קטגוריה:בוגרי אוניברסיטת תל אביב
אילן
קטגוריה:ישראלים שנולדו ב-1954
קטגוריה:ישראלים שנפטרו ב-2003
| 2024-09-26T05:06:47
|
מעבורת החלל קולומביה
|
שמאל|ממוזער|250px|תצלום מעבורת החלל קולומביה לקראת שיגורה הראשון לחלל
שמאל|ממוזער|250px|מעבורת החלל קולומביה משוגרת לטיסתה האחרונה, STS-107
מעבורת החלל קולומביה (כינוי מקצועי: OV-102) הייתה מעבורת החלל הראשונה של נאס"א, והמעבורת הרב-שימושית הראשונה בהיסטוריה. במהלך שירותה ביצעה 28 משימות לחלל והטיסה 160 אסטרונאוטים. ב-1 בפברואר 2003 היא התפרקה עם כניסתה לאטמוספירה, כשעל סיפונה שבעה אסטרונאוטים, בהם האסטרונאוט הישראלי הראשון, אל"ם אילן רמון.
מקור השם
על פי גרסה אחת, המעבורת נקראה על שמה של הספינה קולומביה רדיויוה, בה הפליג הקפטן האמריקאי רוברט גריי מסביב לעולם ב-1790. ב-1792 גילה גריי את נהר קולומביה שבקולומביה הבריטית שבקנדה וקרא את הנהר על שמה של הספינה. אחרים בנאס"א טוענים כי השם "קולומביה" הוא על שמו של מגלה אמריקה, כריסטופר קולומבוס.
היסטוריה
בנייתה של המעבורת קולומביה החלה במרץ 1975 ובדיקתה הסופית הסתיימה בפברואר 1981. חודשיים אחר כך הייתה קולומביה למעבורת החלל הראשונה שטסה לחלל. כאשר קולומביה יצאה ממפעל הייצור היה משקלה 74,949 קילוגרמים, ולאחר שהתקינו עליה את המנועים הראשיים, משקלה הכולל הגיע ל-80,909 קילוגרמים.
מעבורת החלל קולומביה שוגרה לראשונה לחלל ב-12 באפריל 1981 (טיסה STS-1) כשעל סיפונה צמד האסטרונאוטים ג'ון יאנג (מפקד) ורוברט קריפן (טייס). מעבורת החלל קולומביה הייתה החללית הראשונה אי-פעם ששוגרה לחלל עם צוות אסטרונאוטים ללא שביצעה קודם לכן טיסות לא מאוישות.
מאז מסעה הראשון לחלל, נבנו לצד הקולומביה ארבע מעבורות חלל נוספות: מעבורת החלל צ'לנג'ר, שבנייתה הושלמה בשנת 1982, ואשר התפוצצה בעת שיגורה ארבע שנים אחר כך; מעבורת החלל דיסקברי, שנבנתה בשנת 1983; מעבורת החלל אטלנטיס, שהושקה שנתיים אחר כך; ולבסוף מעבורת החלל אנדוור, שהחליפה את צ'לנג'ר בשנת 1991. כמו כן, נבנתה מעבורת חלל נוספת, מעבורת החלל אנטרפרייז, שבה נוהגים אנשי הצוות לבצע ניסויים על פני כדור הארץ ולא מטיסים אותה לחלל. מבין מעבורות החלל, קולומביה הייתה היחידה שעסקה במחקר מדעי שכן שאר המעבורות עסקו בהקמתה של תחנת החלל הבינלאומית.
משימה STS-32 של המעבורת, שוגרה ב-9 בינואר 1990 עסקה בתפיסת הלוויין LDEF, ניסוי החשיפה הארוכה לחלל , שאיסופו התעכב בארבע וחצי שנים בעקבות אסון צ'לנג'ר שאירע ב-1986. ביום הטיסה הרביעי, מומחה המשימה, דנבאר הפעיל את הזרוע הרובוטית והצליח לחבר אותה ל-LDEF, שגודלו היה כשל אוטובוס. גוף הניסוי הועבר לתא המטען של המעבורת עד לחזרתה לכדור הארץ.
מאז שנת 1998 עברה מעבורת החלל קולומביה כ-1,540 שינויים ושיפורים. בין השאר, שופרה מערכת ההגנה התרמית ששומרת על המעבורת בעת החזרה לכדור הארץ. אחד השינויים המשמעותיים הראשונים שהיא עברה היה החלפת 5,500 מהאריחים התרמיים המקוריים ביריעה תרמית קלה יותר. האריחים והיריעה נועדו להגן על גוף המעבורת שעשוי מאלומיניום זאת כנגד החום הרב הנוצר בעת החזרה לתוך האטמוספירה. בנוסף, המעבורת עברה שינוי טכנולוגי שאפשר למהנדסים להסיר ממשקלה 450 קילוגרמים של ציוד מחשבים, כבלים ופריטים נוספים שהתיישנו במהלך השנים.
בשלב השיפוצים והתיקונים נבחנו מחדש 160 קילומטרים של כבלים שהותקנו בתוכה, כחלק מהמסקנות שהוסקו בעקבות שיגור מספר 26 של המעבורת ביולי 1999. שיגור זה כמעט ובוטל לאחר שהמהנדסים מצאו 100 פגמים בחללית, שנגרמו כתוצאה מהבלאי שהלך והצטבר במעבורת החלל המזדקנת. ביולי 2002 נמצאו שלושה סדקים בצינורות הפלדה במעבורת, שמעבירים את הדלק הנוזלי למנועים. סדקים דומים התגלו במעבורות החלל האחרות.
טיסות
300px|ממוזער|שמאל|נשיא ארצות הברית רונלד רייגן ואשתו ננסי רייגן בוחנים את חזית מעבורת החלל קולומביה לאחר שזו נחתה בבסיס חיל האוויר אדוארדס שבקליפורניה ב-4 ביולי 1982, יום העצמאות האמריקאי. לצידם עומדים שני האסטרונאוטים שהשתתפו במשימה הרביעית של המעבורת ושל תוכנית מעבורות החלל, STS-4.
במסגרת 28 טיסותיה של הקולומביה היא סימלה את תחילתו וסופו של עידן. על אף שהמעבורת הייתה בשימוש בתקופות בהן היו משימות אל תחנות החלל מיר והבינלאומית, הקולומביה מעולם לא עגנה בתחנות החלל.
# תאריך סימון הטיסה כן שיגור מיקום נחיתה הערות 1 12 באפריל 1981 STS-1 39A בסיס חיל האוויר אדוארדס טיסה ראשונה למעבורת החלל (למעט טיסות ניסוי של המעבורת אנטרפרייז). 2 12 בנובמבר 1981 STS-2 39A בסיס חיל האוויר אדוארדס שימוש רב-פעמי ראשון של כלי חלל מאויש 3 22 במרץ 1982 STS-3 39A אזור הנחיתה וויט סנדס השיגור הראשון עם מכל חיצוני לא צבוע. הפעם היחידה שבה המעבורת נחתה בוויט סנדס. 4 27 ביוני 1982 STS-4 39A בסיס חיל האוויר אדוארדס טיסת הפיתוח האחרונה. 5 11 בנובמבר 1982 STS-5 39A בסיס חיל האוויר אדוארדס צוות של ארבעה אנשים בפעם הראשונה. שיגור ראשון של לוויין מסחרי מהמעבורת. 6 28 בנובמבר 1983 STS-9 39A בסיס חיל האוויר אדוארדס משימת spacelab הראשונה, צוות של שישה אנשים בפעם הראשונה. 7 12 בינואר 1986 STS-61-C 39A בסיס חיל האוויר אדוארדס טיסה אחרונה לפני אסון המעבורת צ'לנג'ר. 8 8 באוגוסט 1989 STS-28 39B בסיס חיל האוויר אדוארדס שוגר לוויין ביון. 9 9 בינואר 1990 STS-32 39A בסיס חיל האוויר אדוארדס החזרת הניסוי לחשיפה ממושכת לחלל. 10 2 בדצמבר 1990 STS-35 39B בסיס חיל האוויר אדוארדס מטען של טלסקופים בתחומי הרנטגן והאולטרה-סגול. 11 5 ביוני 1991 STS-40 39B בסיס חיל האוויר אדוארדס טיסת spacelab החמישית - מדעי החיים מס' 1. 12 25 ביוני 1992 STS-50 39A מרכז החלל קנדי מעבדת מיקרו-כבידה ראשונה. 13 22 באוקטובר 1992 STS-52 39B מרכז החלל קנדי שיגור לוויין. 14 26 באפריל 1993 STS-55 39A בסיס חיל האוויר אדוארדס חקר מיקרו-כבידה. 15 18 באוקטובר 1993 STS-58 39B בסיס חיל האוויר אדוארדס טיסת spacelab - מדעי החיים מס' 2. 16 4 במרץ 1994 STS-62 39B מרכז החלל קנדי חקר מיקרו-כבידה. 17 8 ביולי 1994 STS-65 39A מרכז החלל קנדי חקר מיקרו-כבידה. 18 20 באוקטובר 1995 STS-73 39B מרכז החלל קנדי חקר מיקרו-כבידה. 19 22 בפברואר 1996 STS-75 39B מרכז החלל קנדי ניסוי בלוויין נגרר. 20 20 ביוני 1996 STS-78 39B מרכז החלל קנדי חקר מיקרו-כבידה. 21 19 בנובמבר 1996 STS-80 39B מרכז החלל קנדי טיסת המעבורת הארוכה ביותר. 22 4 באפריל 1997 STS-83 39A מרכז החלל קנדי חקר מיקרו-כבידה, הטיסה נחתה אחרי שלושה ימים בגלל תקלה במכל דלק. 23 1 ביולי 1997 STS-94 39A מרכז החלל קנדי חקר מיקרו-כבידה, המשימה שתוכננה ל-STS-83. 24 19 בנובמבר 1997 STS-87 39B מרכז החלל קנדי חקר מיקרו-כבידה. 25 13 באפריל 1998 STS-90 39B מרכז החלל קנדי טיסת spacelab. 26 23 ביולי 1999 STS-93 39B מרכז החלל קנדי שיגור טלסקופ חלל בתחום הרנטגן. 27 1 במרץ 2002 STS-109 39A מרכז החלל קנדי משימת שירות רביעית לטלסקופ החלל האבל. 28 16 בינואר 2003 STS-107 39A התפרקה בכניסה לאטמוספירה חקר מיקרו-כבידה. אסון המעבורת.
הטיסה האחרונה – STS-107
טיסה STS-107 של קולומביה - טיסתה האחרונה - הייתה הטיסה ה-107 של מעבורות החלל האמריקאיות, וטיסתה ה-28 של קולומביה. השיגור התבצע ב-16 בינואר 2003, שלוש שנים אחרי הפעם האחרונה שבה שוגרה קולומביה לצרכים מדעיים. ייתכן שזו הסיבה שאנשי המעבורת נדרשו לבצע עשרות ניסויים שונים במודול מחקרי כפול שחייב אותם להתחלק לשני צוותים, אדום וכחול. צוותים אלו עבדו מסביב לשעון, כאשר צוות אחד ישן וצוות אחר מבצע ניסויים. 18% משטח הניסויים שעל המעבורת הוקדש לניסויים פרטיים וכל היתר לניסויים מטעם נאס"א.
על סיפונה של קולומביה הותקנה מערכת ניסויים חדשה המכונה SpaceHab, שנבנתה על ידי חברה פרטית ונמסרה לסוכנות החלל ללא תשלום. בסך הכל ערכו חברי הצוות בטיסתה האחרונה 59 ניסויים בתחומים כגון ביולוגיה, פיזיקה וכימיה. לשם כך, הותקנו על הקולומביה 32 מטענים שונים שבעזרתם בוצעו הניסויים. כך, לדוגמה, חברי הצוות בחנו את היווצרותו של פיח כתוצאה משריפה בתנאי מיקרו-כבידה. ניסויים אחרים נועדו לבחון את התנהגותו של גוף האדם בתנאי חוסר משקל, ואת יכולת ההתרבות של חיידקים בתנאים אלו.
אילן רמון היה אחראי על ניסוי שבוצע בשיתוף פעולה עם סוכנות החלל הישראלית. המדובר במעקב אחר סופות אבק כדי לאתר את השפעתן על תופעות אקלימיות במזרח התיכון. על פי התוכנית, אמור היה הניסוי להתבצע כשנתיים קודם לכן. הדחייה במועד השיגור גרמה לכך שעונת סופות האבק כבר חלפה, ואכן רמון התקשה לאתר בחלל סופת אבק, בין השאר מכיוון שאזורים רבים היו מכוסים בעננים. ניסוי נוסף שבוצע על ידי אילן רמון היה "הגן הכימי".
במאי 2024 הגיעה למסך סדרה בת 3 פרקים בנושא מעבורת החלל קולומביה והתרסקותה המציגה את בני משפחות האסטרונאוטים, עובדי נאס"א, שדרני חדשות ועוד. הסדרה משודרת ביס דוקו.
ראו גם
אסון מעבורת החלל קולומביה
משימות מעבורות החלל
STS-107
לקריאה נוספת
אבי בליזובסקי ויפה שיר-רז, ההתרסקות, הוצאת כנרת, זמורה-ביתן
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:מעבורות חלל אמריקאיות
קטגוריה:תוכנית מעבורות החלל
מעבורת החלל קולומביה
קטגוריה:אסון הקולומביה
| 2024-05-29T10:01:09
|
תחנת החלל הבין-לאומית
|
350px|ממוזער|שמאל| תחנת החלל הבין־לאומית – מחוץ לכדור הארץ, למען כדור הארץ – סרטון בהפקת נאס"א, המציג את תחנת החלל הבין־לאומית, המראה ממנה והחיים בה
תחנת החלל הבין־לאומית (International Space Station, הידועה גם בראשי התיבות "ISS") היא לוויין מלאכותי מאויש, המקיף את כדור הארץ במסלול לווייני נמוך ומשמש כתחנת מחקר. תחנת החלל נמצאת בגובה ממוצע של 400 קילומטר וממומנת על ידי חמש סוכנויות חלל שונות: נאס"א, רוסקוסמוס, הסוכנות היפנית לחקר החלל, סוכנות החלל הקנדית וסוכנות החלל האירופית.
בניית תחנת החלל החלה בנובמבר 1998 עם הצבת היחידה הראשונה, זאריה (Zarya). התחנה תוכננה לפעול לכל הפחות עד שנת 2020 ולכל היותר עד 2028.
ניתן לראות את התחנה מכדור הארץ בעין בלתי מזוינת כנקודת אור הנעה על פני השמיים בזמנים מסוימים.
התחנה
תחנת החלל הבין־לאומית היא איחוד של מספר תחנות חלל שתוכננו כמיזמים נפרדים בידי מספר סוכנויות חלל שונות, ובהן: "פרידום" האמריקאית, "מיר־2" הרוסית, "קולומבוס" האירופאית ו"קיבו" היפנית. שורשי המיזם נועצו בתוכנית מיר ומעבורות החלל בשנת 1994, והמיזם עצמו החל עם שיגור היחידה הראשונה ב־1998 על גבי הטיל הרוסי "פרוטון", ונמשך עם שיגור והרכבת חלקים נוספים כמו: יחידות מדוחסות אוויר ותומכות חיצוניות כחלק ממטען מעבורות החלל, טילי פרוטון ומשגרי סויוז רוסיים.
נכון לפברואר 2011, התחנה מורכבת מ־15 יחידות מדוחסות אוויר, אספקת הכוח לתחנה מתבצעת על ידי 16 לוחות סולריים המותקנים על התומכות החיצוניות ועוד 4 לוחות קטנים יותר המותקנים על היחידות הרוסיות. התחנה נמצאת במסלול שבין 278 ק"מ עד 460 ק"מ, במהירות ממוצעת של 27,743.8 קמ"ש ומשלימה 15.7 הקפות סביב כדור הארץ ביממה.
תפעול תחנת החלל הבין־לאומית נעשה על ידי חמש סוכנויות החלל
בו־זמנית באמצעות מרכזי שליטה ובקרה הנמצאים בכדור הארץ. הבעלות וזכויות השימוש בתחנה נקבעו בשורה של הסכמים וחוזים הנותנים לתאגיד החלל הפדרלי של רוסיה בעלות מלאה על היחידות שלה, בעוד שאר התחנה נמצאת בבעלות משותפת של ארבע הסוכנויות האחרות. עלות התחנה כולה מוערכת בכ־100 מיליארד אירו והיא נחשבת למבנה היקר ביותר שנוצר אי פעם. לתחנה נשלחת בקביעות אספקה באמצעות חלליות מספר פעמים בשנה, בעבר על ידי מעבורות החלל האמריקאיות, וחלליות ATV האירופאיות, וכיום (2017) באמצעות חלליות סויוז ופרוגרס הרוסיות, חללית קואונוטורי (HTV) היפנית, וכן החלליות הפרטיות דרגון וסיגנוס. לאורך השנים ביקרו בה אסטרונאוטים וקוסמונאוטים מ־15 אומות שונות.
נכון לעשור השני של המאה ה־21, התחנה מאוישת בצוותים ומשלחות של אסטרונאוטים וקוסמונאוטים המונים בסביבות 6 אנשים ומחזיקה בשיא הנוכחות האנושית הרציפה הארוכה ביותר בחלל, עם פעילות אנושית רציפה מה־31 באוקטובר 2000.
נכון לנובמבר 2022, מניין כלל האסטרונאוטים שביקרו בתחנת החלל הבין־לאומית, מכל הלאומים, צוות ומבקרים, עומד על 263 מ-20 מדינות.
משימות התחנה
תחנת החלל הבין־לאומית ראויה למגורי אדם. התחנה מציעה תנאים טובים יותר לשהייה ממושכת בחלל יחסית למעבורות החלל, ולכן מאפשרת את ניהולם של ניסויים מדעיים ממושכים ומשמשת כמעבדת מחקר. צוותי התחנה מנהלים מחקרים בתחומי המדע השונים כגון: ביולוגיה, כימיה, רפואה, פיזיולוגיה ופיזיקה, כמו כן מתקיימות בה תצפיות אסטרונומיות ומטאורולוגיות. בנוסף, התחנה מספקת סביבה ייחודית לניסויים במערכות חלל הנדרשות לטיסות לירח ולמסעות ארוכים כמו מסע למאדים. הנוכחות הקבועה של הצוות בתחנה משפרת את היכולת לנטר, לתקן ולהחליף ניסויים ומרכיבים בניסויים בתחנה. למדענים על כדור הארץ יש גישה מהירה למידע שנצבר בידי צוותי התחנה והם יכולים לשנות, להתאים מחדש ולשלוח ניסויים חדשים. איוש התחנה מאפשר יתרון משמעותי בביצוע ניסויים ביחס לניסויים הנערכים בחלליות לא מאוישות.
הצוותים נשלחים למספר חודשי שהות בתחנה במהלכם הם עורכים ניסויים מדעיים מדי יום (כ־160 שעות אדם שבועיות מוקדשות לניסויים אלו). כך לדוגמה, בסיכום המשלחת ה־15 ששהתה בתחנה, בוצעו 138 ניסויים מדעיים שונים. ממצאים ותגליות מדעיות של התחנה מפורסמים מדי חודש.
כמו כן התחנה מאפשרת ביצוע ניסויים במערכות קיום חיים במערכות תחזוקה – מערכות הנדרשות למסעות ממושכים בחלל. ניסויים אלה מאפשרים שיפור והגדלת היכולות של חלליות העתיד.
חלק ממשימות הצוותים מיועדות למטרות חינוך ושיתוף פעולה בין־לאומי. הצוות נותן הזדמנויות לסטודנטים בכדור הארץ לבנות ניסויים ולבצעם בתחנת החלל, ובכך התחנה מעודדת שיתוף פעולה בחלל בקרב אומות שונות.
מחקר מדעי
שמאל|ממוזער|260px|מפקד המשלחת ה־8 לתחנת החלל, מייקל פאוול, בזמן בדיקת Microgravity Science Glovebox
תחנת החלל הבין־לאומית תומכת בצורך לעריכת ניסויים שבהם נדרש אחד או יותר מהתנאים הקיצוניים השרויים בה. התחומים המדעיים העיקריים הם השפעות חוסר המשקל בטווח הארוך, רפואה בחלל, מדעי החיים, מדעים פיזיקליים, אסטרונומיה ומטאורולוגיה. חוק ההרשאה של נאס"א 2005, יעד את החלקים האמריקאים בתחנה למעבדה רב לאומית במטרה להרחיב את השימוש בתחנת החלל לסוכנויות חלל נוספות ולמגזר הפרטי.
השפעת הכבידה על גוף האדם – המחקר המתמשך בתחנה מרחיב את הידע ההולך ונצבר אודות השפעתה של חוסר הכבידה בטווח הארוך על גוף האדם. הנושאים הנבדקים במחקרים אלה הם: דלדול שריר, דלדול עצם והשפעתה על גמישות חלקי הגוף השונים. המידע ישמש לקבוע אם מסעות ארוכים והתיישבות האדם בחלל אפשריים. נכון לשנת 2006, הידע שנצבר על דלדול השריר והעצם מצביע על סיכון משמעותי של שבירה ומוגבלות ביכולת התנועה של אסטרונאוטים שישרדו מסע ארוך בחלל ויחזרו לכוח כבידה של כוכב לכת כלשהו (כמו מסע בן שישה חודשים הנדרש כדי להגיע למאדים). בנוסף, מתקיימים שלל ניסויים רפואיים בתחנה כשהבולט ביניהם הוא "אבחון אולטראסאונד מתקדם במיקרו־כבידה" ובו כל הצוות, ללא יוצא מן הכלל, מבצע סריקות אולטראסאונד בהדרכת מומחים בכדור הארץ. המחקר לוקח בחשבון את הדיאגנוזה והטיפול הרפואי בחלל. בדרך כלל, אין רופא בתחנה מה שהופך את הדיאגנוזה למורכבת הרבה יותר.
השפעת הכבידה על צמחים ובעלי חיים – מחקרים הנערכים בתחנה מודדים את השפעת חוסר הכבידה על התפתחות, גדילה ותהליכים פנימיים של צמחים ובעלי חיים. בהמשך למידע שהתקבל, נאס"א תמשיך את מחקריה בנושא זה בתלת מימד של גדילה והתפתחות רקמות אנושיות וגבישי חלבונים.
פיזיקה של נוזלים – מחקר בנושא פיזיקה של נוזלים מאפשר לחוקרים לבנות מודל בצורה טובה יותר של התנהגות הנוזלים מפני שנוזלים יכולים להתערבב בצורה טובה יותר בתנאים של חוסר משקל, ואף קיימים נוזלים שלא מתערבבים בכדור הארץ אך בתחנת החלל כן. בנוסף, בחינת התגובות והתהליכים שנוצרים באיטיות עקב מיקרו־כבידה והטמפרטורות השרויות בחלל, מקנים לחוקרים הבנה עמוקה יותר של מוליכות על.
הנדסת חומרים – מחקר זה ייחודי בתחנה בכך שהוא נחשב שימושי גם בתחומים רבים מחוץ לתעשיית החלל.
תחומי מחקר ועניין נוספים הם השפעות המיקרו־כבידה על תהליכי בעירה, הגדלת יעילות השריפה ושליטה בכמות הפליטות והמזהמים. ממצאים אלו משפרים את המידע על הפקת אנרגיה, ומגדילים את התועלת הסביבתית והכלכלית. תוכניות עתידיות של החוקרים הן לחקור אירוסילים, את שכבת האוזון, אדי מים ותחמוצות הנמצאות באטמוספירת כדור הארץ וכמו כן, מחקרים בקרינה קוסמית, אבק קוסמי, אנטי חומר והחומר האפל ביקום.
היסטוריה
שמאל|ממוזער|260px|תחנת החלל הרוסית מיר
ברית המועצות הייתה הראשונה לשגר לחלל תחנה מאוישת – סאליוט 1 בשנת 1971. תחנות נוספות מסדרת סאליוט היו גדולות ומתוחכמות יותר, והשיא היה בשנת 1986, כששוגרה לחלל "תחנת החלל מיר". תחנה זו הייתה התחנה הקבועה הראשונה בחלל, וכללה שבע יחידות נפרדות שמשקלן הכולל למעלה מ־90 טונות. לעומתה התחנה הבין־לאומית גדולה פי חמישה.
תחנת החלל האמריקאית הראשונה, סקיילאב, שוגרה בשנת 1973. התחנה הייתה בשימוש רק תשעה חודשים, שבמהלכם שהו בה צוותים לתקופות שונות, של עד 84 ימים. בשנת 1984 העלה הנשיא ארצות הברית רונלד רייגן, לראשונה, את ההצעה לבנות תחנה בין־לאומית שארצות הברית תעמוד בראשה. שם התחנה היה אמור להיות "פרידום" (Freedom, "חירות").
תכנון התחנה נבע מהצורך של האמריקאים לתת מענה לתחנת החלל סאליוט ותחנת החלל מיר הסובייטיות.
תוכנית תחנת החלל פרידום בוטלה עם נפילת ברית המועצות וסיום המלחמה הקרה. סיום המרוץ לחלל עודד את ארצות הברית לחבור עם סוכנויות חלל אחרות בעולם בתחילת שנות ה־90, ולהוציא את הפרויקט לפועל.
תכנון הפרויקט ויישומו החלו לראשונה בשנת 1993 ונקרא "תחנת החלל אלפא" (Space Station Alpha). באופן תאורטי, התחנה הצטרכה לענות על שלל הדרישות של כל סוכנויות החלל המשתתפות בפרויקט.
אך בניית התחנה סבלה מעיכובים רבים, טכניים ותקציביים כאחד. התקציב עודכן מספר פעמים באופן משמעותי וגרר אחריו שינויים רבים בתכנון התחנה כולה. עלות בניית התחנה עלתה באופן משמעותי על התחזיות המוקדמות. סוכנות החלל האירופאית העריכה שהפרויקט, מתחילת התכנון בשנות השמונים עד סיום הבנייה בשנת 2011 יעלה כ־100 מיליארד אירו.
בניית תחנת החלל
שמאל|ממוזער|260px|האסטרונאוט רון גארן במהלך הליכת חלל במשימת STS-124
הרכבת תחנת החלל הבין־לאומית החלה ב־20 בנובמבר 1998. הרכבת מרבית חלקי התחנה בוצעה על ידי אסטרונאוטים במשך יותר מ־973 שעות של פעילות חוץ רכבית (כ־155 הליכות חלל). 127 מהליכות חלל אלו יצאו מתוך תחנת החלל עצמה ושאר 28 הליכות חלל יצאו מסיפונן של מעבורות החלל.
הרכיב הראשון של התחנה, זאריה, שוגר ב־20 בנובמבר 1998 על גבי טיל פרוטון רוסי ושבועיים לאחר מכן חובר לזאריה הרכיב יוניטי, שהגיע בתא המטען של מעבורת החלל אנדוור במסגרת משימת STS-88. שני רכיבים אלו היוו את ליבת התחנה. זו נשארה לא מאוישת במשך השנה וחצי שלאחר חיבורן. ביולי 2000 שוגרה היחידה הרוסית "זבזדה", ואיפשרה לראשונה לאייש את התחנה בצוות שמנה לכל היותר 3 אסטרונאוטים וקוסמונאוטים. המשלחת המאוישת הראשונה הגיעה רק בנובמבר 2000 בחללית סויוז TM-31, בין שתי טיסות המעבורת STS-92 ו־STS-97. שתי משימות אלו הביאו עימן את התומכות, שאיפשרו התקנה של רכיבים שסיפקו באופן ראשוני את היכולת לתקשר עם כדור הארץ ולקבל הנחיות ממנו, הארקה חשמלית (ב־Z1) ואספקת כוח לתחנה באמצעות מערך לוחות סולריים (על תומכות P6).
במהלך השנתיים הבאות, המשיכה תחנת החלל להתרחב – כשמשגר סויוז מעלה אליה את Pirs – חלק המאפשר עגינה לחלליות סויוז ופרוגרס הרוסיות, ומעבורות החלל דיסקברי, אטלנטיס, ואנדוור מביאות עימן את יחידת המעבדה "דסטיני", ואת מנעל האוויר קווסט – המאפשר לבצע הליכות חלל באמצעות שני סוגי חליפות החלל שבשימוש על גבי תחנת החלל הבין־לאומית (לפני הוספת התא לתחנה ניתן היה לבצע בה הליכות חלל רק בשימוש חליפת החלל הרוסית אורלן מהיחידה הרוסית זבזדה, כאשר השימוש בחליפת החלל האמריקאית EMU היה אפשרי רק כאשר עגנה בתחנה מעבורת חלל), הזרוע הרובוטית של התחנה קנדארם 2 ומספר תומכות נוספות.
הגדלת התחנה והבאת הרכיבים אליה התנהלה לפי לוחות הזמנים שנקבעו, אולם הופסקה בשנת 2003 בעקבות אסון מעבורת החלל קולומביה במשימת STS-107. עם ממצאי החקירה, הוחלט על הפסקת טיסות מעבורות החלל לאלתר, ובכך נפגעה בניית התחנה עד שיגור הדיסקברי למשימת STS-114 בשנת 2005.
חידוש ההרכבה החל רק במשימת STS-115 על ידי מעבורת החלל אטלנטיס שהביאה עימה את המערך הסולרי השני לתחנה. תומכות נוספות ומערך הלוחות הסולאריים השלישי הורכבו במשימות STS-117, STS-116 ו־STS-118. הגדלת המערך הסולארי, הגדילה את אספקת הכוח לתחנה, ואיפשרה את הרכבת והפעלת יחידת "הרמוני", יחידת המחקר האירופאית "קולומבוס", ואת היחידה היפנית הראשונה – "קיבו".
במרץ 2009, במשימת STS-119 הושלמה בניית התומכות והתקנת מערך הלוחות הסולרים האחרון (הרביעי במספר). ביולי 2009, במשימת STS-127, הותקנה היחידה היפנית השנייה ולאחריה היחידה הרוסית "פויסיק".
בפברואר 2010, במשימת STS-130, הגיעה "טרנקוויליטי" לצד הקופולה במטען מעבורת החלל אנדוור. במאי 2010 הגיע החלק הרוסי, רסבה, עם מעבורת החלל אטלנטיס במשימת STS-132. בפברואר 2011, במשימת STS-133, משימתה האחרונה של מעבורת החלל דיסקברי, הותקנה היחידה הלוגיסטית הרב תכליתית – "לאונרדו".
נכון למרץ 2022, התחנה מורכבת מ־15 יחידות מדוחסות ומערך תומכות מושלם.
נכון למרץ 2022, יחידת המעבדה הרב תכליתית הרוסית – "נאוקה" (Nauka, ברוסית Нау́ка), ומספר חלקים נוספים וביניהם "הזרוע הרובוטית האירופית" (European Robotic Arm - ERA) לתחזוק החלקים הרוסיים, הם הרכיב החדש ביותר בתחנה לאחר שהמודול נאוקה שוגר ביולי 2021, אז הסתיימה סופית בניית התחנה. מסת התחנה לאחר השלמתה הוא 400 טון.
יחידות מדוחסות אוויר
כשתושלם, תכיל תחנת החלל הבין־לאומית שש עשרה יחידות מדוחסות אוויר ותהיה בעלת נפח כולל של כאלף מטרים מעוקבים. יחידות אלו משמשות למעבדות מחקר, מנעלי אוויר, חלקי עגינה לחלליות השונות שמגיעות לתחנה, יחידות אחסון ויחידות מגורים לצוות. חמש עשרה יחידות כאלו כבר נמצאות במסלול.
יחידה משימת הרכבה תאריך שיגור הועלה למסלול באמצעות אומה תמונה הערות זאריה 1A/R 20 בנובמבר 1998 פרוטון רוסיה (בנייה)וארצות הברית (מימון) 80px|alt=מודול יחיד צף על רקע החלל השחור. המודול מורכב מגרם מדרגות בצורת צילינדר עם חרוט קטום בקצה אחד ורציף עגינה ספרי בקצה השני. שתי צלחות סולריות כחולות בולטות משני צידי המודול. זאריה הוא הרכיב הראשון של תחנת החלל ששוגר, והוא מספק כח חשמלי, מקום אחסון, הנעה, והדרכה במהלך השלב הראשוני של איסוף החלקים. מאז משמשת היחידה כמתחם אחסון, הן בחלק הפנימי שבו הלחץ מווסת והן במכלי הדלק הצמודים אליו מבחוץ. יוניטי (צומת 1) 2A 4 בדצמבר 1998 מעבורת החלל אנדוור, STS-88 ארצות הברית 80px|alt=A module floats against the blackness of space. The module is a metallic cylinder, with two large, white circles visible on it. A black cone is visible at either end of the module. יחידת הקישור הראשונה. מקשרת בין החלק האמריקאי של התחנה לבין החלק הרוסי. אל יחידה זו מחוברות יחידה Z1, תא הלחץ "קווסט", מעבדת "דסטיני" ויחידת "טרנקוויליטי". זבזדה (יחידת שירות) 1R 12 ביולי 2000 פרוטון רוסיה 80px|alt=A module consisting of a stepped-cylinder main compartment with a spherical docking compartment at one end. Two blue solar arrays project from the module, with Earth and space in the background. יחידת השירות של התחנה. היחידה משמשת למגורי הצוות, מערכות מיזוג האוויר והשליטה במסלול, וכן מעגן עגינה עבור חלליות הסויוז והפרוגרס. דסטיני (מעבדה של ארצות הברית) 5A 7 בפברואר 2001 מעבורת החלל אטלנטיס, STS-98 ארצות הברית 80px|alt=A module consisting of a long, metallic cylinder, floats against the blackness of space suspended by the ISS robotic arm. The module has a highly flattened cone at each end, and pieces of ISS and space shuttle hardware are visible to the right of the image. מעבדת המחקר המרכזית של ארצות הברית. קווסט (תא לחץ) 7A 12 ביולי 2001 מעבורת החלל אטלנטיס, STS-104 ארצות הברית 80px|alt=A module suspended in space by the ISS robotic arm. In view are the module's two compartments, the short, wide equipment lock to the left of the image, and the long, narrow crew lock to the left. The Earth and blackness of space are visible in the background, with the blurred corner of another module visible in the foreground, at top-right. תא הלחץ המרכזי של תחנת החלל. מבעד תא זה יוצאים להליכות החלל. היחידה כוללת שני מקטעים – האחד, אתר האחסון לחליפות החלל והציוד, והשני – תא הלחץ עצמו, מבעדו ניתן לצאת לחלל. פירס (רכיב עגינה) 4R 14 בספטמבר 2001 מודול הנעה מבוסס פרוגרס, משגר סויוז רוסיה 80px|alt=A small, cylindrical module, covered in white insulation with docking equipment at one end. In the background are some other modules and some blue solar arrays.יחידה זו היא מעגן עגינה נוסף עבור חלליות הסויוז והפרוגרס, וכן מאפשר יציאה להליכות בחלל. היחידה כוללת מקום אחסון לחליפות החלל הרוסיות. ב־28 בספטמבר 2020 פורסם כי יבצעו שתי הליכות חלל בנובמבר 2020 ובפברואר 2021 למען הכנות לקראת ניתוק הרכיב הרוסי "פירס" כדי להחליפו ברכיב הרוסי "נאוקה" ששוגר באביב 2021. הרמוני (צומת 2) 10A 23 באוקטובר 2007 מעבורת החלל דיסקברי, STS-120 אירופה (בניית הרכיב)ארצות הברית (מפעילה) 80px|alt=A module shown against a backdrop of the space station. The module is a large metallic cylinder, with a white circle visible on the side facing the camera. יחידת השירות של תחנת החלל הבין־לאומית. יחידה זו מספקת את החשמל להפעלת התחנה, וכן מתקני תקשורת. ליחידה זו מחוברות יחידת מעבדת "קולומבוס" האירופאית ויחידת המעבדה "קיבו" היפנית, וליחידה זו מתחברות מעבורות החלל האמריקאיות בעת עגינתן בתחנה. קולומבוס (מעבדה) 1E 7 בפברואר 2008 מעבורת החלל אטלנטיס, STS-122 אירופה 80px|alt=A module seen through a space shuttle window. The module is a metallic cylinder with flattened cones at each end, with a large white circle visible on the end facing the camera. In the background is the wing of a space shuttle, some other ISS hardware and the blackness of space. מעבדת המחקר האירופאית המרכזית. במעבדה זו מבצעים מחקרים בגנטיקה, ביו־רפואה וחקר נוזלים. ליחידה מחוברים מספר מתקני מחקר ובהם מחקר החשיפה האירופי (EuTEF), השעון האטומי החללי ותצפית השמש. קיבו (יחידת אחסון) מעבדת ניסויים 1J/A 11 במרץ 2008 מעבורת החלל אנדוור, STS-123 יפן 80px|alt=A module consisting of a short, metallic cylinder with a flattened cone at one end. A number of gold-coloured handrails are visible on the module, along with other pieces of ISS hardware in the background. חלק ממעבדת "קיבו" היפנית. יחידה זו משמשת כיחידת אחסון עבור המעבדה.קיבו (יחידה מדוחסת) (JEM–PM) 1J 31 במאי 2008 מעבורת החלל דיסקברי, STS-124 יפן 80px|alt=A module consisting of a long, metallic cylinder. The module has a robotic arm attached to the end of the cylinder facing the camera, along with an airlock and several covered windows. On the right-hand side of the module is a Japanese flag. A space shuttle and other ISS hardware is visible in the background, with the blackness of space as the backdrop. החלק המרכזי של מעבדת "קיבו" היפנית. במעבדה 23 תאים ובהם 10 תאי ניסויים. במעבדה מבוצעים ניסויים בתחום הרפואה, הביולוגיה, תצפיות כדור הארץ, יצור מוצרים, ביוטכנולוגיה ומחקר בנושא תקשורת. פואיסק (יחידת מחקר קטנה 2) 5R 10 בנובמבר 2009 מודול הנעה מבוסס פרוגרס, משגר סויוז רוסיה 80px|alt=A squat cylindrical module, covered in white insulation, with a small porthole and the Russian word for "search" visible. Attached to the module is another cylindrical module, covered in brown insulation. A folded solar array and a third module, covered in white insulation, is visible at the top of the image. יחידה רוסית המשמשת לעגינת חלליות סויוז ופרוגרס, וכן היחידה כוללת תא לחץ להליכות חלל.טרנקוויליטי(צומת 3) 20A 8 בפברואר 2010 מעבורת החלל אנדוור, STS-130 אירופה(בנייה)ארצות הברית (מפעילה) 80px|alt=A module shown against a backdrop of the Earth, held by a white robotic arm. The module is a large metallic cylinder, with a white circle visible on the side facing the camera. A short, conical module covered in white insulation is visible at one end of it. היחידה השלישית מבין היחידות האמריקאיות של התחנה. היחידה מכילה מערכות מיזוג אוויר, מערכות מחזור מים, ומערכות יצור חמצן עבור הצוות. קופולה 20A 8 בפברואר 2010 מעבורת החלל אנדוור, STS-130 אירופה (בנייה)ארצות הברית (מפעילה) 80px|alt=A small, squat module with three of seven windows visible, seen against the backdrop of space. Open shutters are visible next to each window, and an astronaut can be seen inside the module through the windows. יחידת תצפית המאפשרת לאנשי הצוות לצפות בזרוע הרובוטית של התחנה, וכן לצפות בכני העגינה של התחנה ובכדור הארץ. לחלונות היחידה תריסים על מנת להגן עליהם מפגיעות מיקרו־מטאוריטים. ביחידה זו מצוי החלון הגדול ביותר של התחנה. ראסווט(יחידת מחקר קטנה 1) ULF4 14 במאי 2010 מעבורת החלל אטלנטיס, STS-132 רוסיה 80px|alt=A short, cylindrical module, covered in white insulation, suspended in space on the end of a white robotic arm. A smaller white cylinder is attached at one end, and a folded square radiator is mounted at the other. Various antennas and poles project from the module, and the Earth forms the backdrop. יחידת עגינה ואחסון. לאונרדו(יחידה רב תכליתית קבועה) ULF5 24 בפברואר 2011 מעבורת החלל דיסקברי, STS-133 איטליה(בנייה)ארצות הברית (מפעילה) 80px|alt=A silver, cylindrical module, with the NASA logo and a number of Italian symbols placed upon it, seen attached to another module on the edge of the image at left. The module has a yellow and silver attachment at each corner, and the image is backdropped by the Earth, with a white robotic arm visible in the foreground. יחידה רב תכליתית קבועה המשמשת לאחסון חלקי חילוף. נאוקה (יחידת מעבדה רב תכליתית) 3R 21 ביולי 2021 פרוטון רוסיה 80px|alt=A computer-generated image of a module. The module is a stepped cylinder covered in white insulation, with a spherical compartment and airlock at one end. Two blue solar arrays project from the module, as does a robotic arm. Several other pieces of ISS hardware, faded to highlight the module, are visible in the background. יחידה מהווה ליחידת המחקר הרוסית המרכזית. היחידה משמשת גם לעגינה ולאחסון וכוללת אזור מנוחה עבור צוות התחנה. מהווה בסיס לתחנת החלל המסלולית הלאומית.
יחידות שאינן מדוחסות אוויר
שמאל|ממוזער|260px|האסטרונאוט סטפן רובינסון קשור לקצה הזרוע הרובוטית הראשית של התחנה במהלך משימת STS-114
חוץ מיחידות מדוחסות האוויר, תחנת החלל מורכבת ממספר רכיבים נוספים. הרכיב הגדול ביותר הוא מערך התומכות המהווה למעשה את שלד התחנה ועליו מותקנים כל המערכים של הלוחות הסולאריים והרדיאטורים. מערך תומכות זה מורכב מ־10 חלקים נפרדים המקנים לו אורך כולל של 108.5 מטר.
ה־Alpha Magnetic Spectrometer, ניסוי בפיזיקת חלקיקים, שהגיע לתחנה במשימת STS-134 במאי 2011, הותקן על מערך התומכות ומודד קרניים קוסמיות במטרה למצוא ראיות לחומר האפל ולאנטי חומר.
בנוסף, על מערך התומכות מותקנת הזרוע הרובוטית הראשית של תחנה, היכולה להגיע לכל רכיב אמריקאי בה.
חלקים שבוטלו
ממוזער|260px|ה־X-38 רכב החלל שבוטל והיה אמור להעלות אסטרונאוטים לאחר פרישת המעבורות
יחידת מגורים (Centrifuge Accommodations Module).
יחידת עגינה אוניברסלית המתאימה לעגינת כל רכבי החלל (Universal Docking Module) הוחלפה על ידי חלק ה־MLM - FGB-2. תוכננה להוות יחידת צומת לחיבור 2 יחידות מעבדה רוסיות. בוטלה לאחר ביטול היחידות.
יחידות המעבדה הרוסיות (Russian Research Modules) – שתי מעבדות רוסיות. הוחלפו ביחידת המעבדה Nauka.
יחידת מגורים (Habitation Module) – תוכננה לספק מקום לפריסת שקי שינה. לאחר ביטול היחידה, האסטרונאוטים ישנים ברחבי התחנה.
רכב החזרת צוות (Crew Return Vehicle) – הוחלף בכך שנמצאות בכל רגע 2 חלליות עוגנות בתחנה.
יחידת שליטה זמנית (Interim Control Module) – יחידה להחלפת מודול השירות זבזדה במקרה של תקלה (מאוחסן ומוכן לשיגור בהתראה קצרה). יחליף את זבזדה כ־3 שנים במקרה הצורך עד לשיגור יחידת הנעת התחנה.
יחידת הנעת התחנה (ISS Propulsion Module) – יחידה להחלפת יחידת השליטה הזמנית לאחר סיום תפקידה.
רציף המדע (Science Power Platform) – מעבדה ויחידת ייצור חשמל לחלק הרוסי של התחנה. הוחלפה בלוחות הסולאריים האמריקאים.
אספקת הכוח
שמאל|ממוזער|260px|תחנת החלל בשנת 2001 ובה חלק מהמערך הסולרי שמספק לה אנרגיה
מקור הכוח של התחנה הוא מאנרגיה סולרית, ואנרגיה זו מומרת לחשמל באמצעות הלוחות הסולריים.
לפני משימת הרכבה 4A (משימת STS-97 ב־30 בנובמבר 2000) הגיעה האנרגיה החשמלית בתחנה מלוחות סולאריים שעל היחידות זרייה וזבזדה. החלק הרוסי בתחנה משתמש ב־28 וולט של זרם ישר. המערך הסולרי מייצר בין 130 ל־180 וולט של זרם ישר. האסטרונאוטים משתמשים בו לאחר המרתו לזרם ישר יציב של 124 וולט.
הכוח יכול להתחלק בין חלקי התחנה, לאחר שהוא עובר המרה בדרך. המרה זו נחוצה לאחר ביטול פלטפורמת ייצור הכוח מתוצרת רוסיה, ולפיכך הרכיב הרוסי יהיה תלוי בלוחות הסולאריים האמריקניים לצורך אספקת החשמל. שימוש בקווי מתח גבוה בחלק האמריקני של התחנה הוביל להפחתה בשימוש בקווי מתח חשמלי ובכך גם לחסכון במשקל. חום עודף משוחרר עם לוחות קירור. מכיוון שלא ניתן להוליך את החום מעבר לצירים של הלוחות המסתובבים, ללוחות אלה יש מקרנים נפרדים. ההארקה של כל המתקנים מחוברת לשלדת התחנה, המוארקת לחלל בעזרת מתקן היורה אטומי קסנון מיוננים לחלל כדי להיפטר מעודפי מטען חשמלי. בנוסף, קיים מערך מצברים המשמש כאשר השמש מוסתרת על ידי כדור הארץ.
שמירה על מסלול התחנה
שמאל|ממוזער|300px|גרף המציג את שינויי הגובה של התחנה מנובמבר 1998 עד ינואר 2009
תחנת החלל הבין־לאומית, חגה סביב כדור הארץ במסלול מעגלי בגובה שבין 278 ק"מ לבין 460 ק"מ. היא נעה במהירות ממוצעת של 27,743.8 קמ"ש ומשלימה 15.7 הקפות סביב כדור הארץ ביממה. התחנה מאבדת באופן תמידי מגובה מסלולה עקב כוח גרר המופעל עליה, דבר שמצריך להעלותה באופן תמידי למסלולה המקורי מספר פעמים בשנה. העלאה כזו דורשת אנרגיה שבאה משני מנועיה של יחידת השירות "זבזדה" הרוסית או ממעבורות החלל כשאלו עוגנות בה או על ידי חלליות פרוגרס שמגיעות באופן שוטף לתחנה כדי לחדש בה את המלאי. העלאה למסלול הרצוי אורכת בדרך כלל 2 הקפות שלמות (כ־3 שעות).
בדצמבר 2008, חתמה נאס"א על הסכם עם חברת "אד אסטרה" על אספקת רקטת מגנטו־פלזמה בעלת מתקף סגולי משתנה, שתותקן על התחנה כחלק מניסוי שאמור לשמור על גובה מסלולה של התחנה בצורה יעילה יותר מהשיטה הנוכחית.
מערכות תקשורת
שמאל|ממוזער|260px|מערכות התקשורת שמשמשות את תחנת החלל הבין־לאומית (טרם החל השימוש ב־Russian Luch Satellite)
בתחנת החלל הבין־לאומית קיימות מערכות תקשורת פנימיות וחיצוניות שמעבירות מידע מדעי וטלמטריה למרכזי השליטה בכדור הארץ ומשמשות למספר מטרות, בהן העברת קובצי אודיו ווידאו, תקשורת בין צוותי התחנה לטייסי המעבורת ותקשורת בין צוותי התחנה לבני משפחותיהם.
בחלקים הרוסיים שבתחנה, מתבצעת התקשורת באמצעות אנטנת "לירה" שנמצאת בזבזדה. באנטנת "לירה" קיימת היכולת להשתמש במערכות התקשורת שנמצאות בלוויין Luch. מערכות אלו שימשו לתקשורת עם תחנת החלל מיר והוזנחו במהלך שנות התשעים של המאה העשרים. בשנת 2011 מתכננת רוסיה להציב שני לוויינים כאלו, Luch-5A ו־Luch-5B במסלול, במטרה לחדש את היכולת שאינה מנוצלת כרגע באנטנת "לירה".
מערכת תקשורת רוסית נוספת היא ווסחוד־M המאפשרת תקשורת טלפונית בין זבזדה, זאריה, פירס ופויסק. המערכת מספקת גם יכולת לשידור רדיו בתדר גבוה למרכזי השליטה בכדור הארץ.
מערכת קיום החיים
שמאל|ממוזער|550px|תרשים המציג את היחס שבין השליטה בסביבה לתמיכה בחיים בתחנת החלל הבין־לאומית
מערכת השליטה בסביבה ומערכת קיום החיים דואגות לתנאים של לחץ אטמוספירי, רמות חמצן, מים וכיבוי אש יחד עם דברים נוספים.
העדיפות העליונה בתחנת החלל הבין־לאומית שמורה למערכת התמיכה בחיים. המערכת גם אוספת, מחשבת ואוגרת מים ומחשבת את "בזבוז" האמצעים החיוניים על ידי הצוות. לדוגמה: המערכת ממחזרת נוזלים מכיורים, מקלחות, שתן ועיבוי.
החיים בתחנה
לוחות זמנים
שמאל|ממוזער|260px|טריסי קלדוול דייסון, שנשלחה במשלחת ה־24 לתחנת החלל, צופה בכדור הארץ ב"קופולה"
לוחות הזמנים בתחנת החלל הבין־לאומית נמדדים ונקבעים לפי זמן אוניברסלי מתואם המוכר גם כשעון גריניץ'. במהלך ביקור של מעבורת חלל כלשהי עוברים אנשי הצוות בתחנה לעבוד לפי שעון המעבורת המכונה Mission Elapsed Time או בקיצור MET (שנספר מהרגע שבו המריאה המעבורת (לדוגמה: MET 2/03:45:18 מייצג יומיים, 3 שעות, 45 דקות ו־18 שניות) ולא לפי זמן אוניברסלי מתואם או כל שעון ארצי אחר). מאחר שזמני השינה נבדלים בדרך כלל בין MET לזמן אוניברסלי מתואם אנשי הצוות בתחנה מסתנכרנים עם שעון המעבורת לפני שזו עגנה בה ואחרי שהמעבורת עוזבת עוברים חזרה לשעון גריניץ'. נוהל זה מוגדר ומוכר כהסטת זמני שינה.
יום טיפוסי בתחנת החלל הבין־לאומית מתחיל בהשכמה ב־6:00 בבוקר וכולל ריטואל של "פעולות לאחר שינה" כמו צחצוח שיניים וממשיך בסריקה ובדיקת בוקר של התחנה. לאחר מכן יושב הצוות לאכול ולוקח חלק בתכנון היום יחד עם מרכזי השליטה שבכדור הארץ. יום העבודה לאחר סדר הפעולות הקבוע הנ"ל מתחיל בסביבות 8:10. היום נפתח באימון בוקר ועבודה שוטפת של ניסויים ותחזוקה. בשעה 13:05 מקבל הצוות הפסקה בת שעה הכוללת ארוחת הצהריים ואימון נוסף. לאחר מכן העבודה נמשכת עד 19:30, ואז נכנס נוהל "פעולות טרום שינה" הכולל: ארוחת ערב ואספה של הצוות. זמן השינה מוגדר באופן רשמי החל מ־21:30 (כאמור, התחנה מקיפה את כדור הארץ כ־16 פעמים ביממה ולכן מספר הזריחות והשקיעות שחווים אנשי הצוות בתחנה זהה, ולכן מכסים את חלונות התחנה כדי לתת תחושה של "לילה"). באופן כללי הצוות עובד כ־10 שעות ביום וכ־5 שעות בשבת. שאר הזמן מנוצל למנוחה או השלמת פערים בעבודה.
שינה
שמאל|ממוזער|260px|אנשי משלחת 20 ואנשי צוות משימת STS-127 בארוחה משותפת ביחידת יוניטי
התחנה מספקת בית מגורים קבוע לכל איש צוות ששוהה בה. בתחנה קיימים שני תאי שינה בחלקים הרוסיים ועוד ששה בשאר התחנה. תאי השינה האמריקאיים הם אישיים ומותאמים בגודל לאדם אחד ובעלי אקוסטיקה טובה. האסטרונאוט יכול לישון בתא כשהוא במצב אנכי קשור למיטה, להאזין למוזיקה, להשתמש במחשב נייד, ולאחסן חפצים אישיים במגירה גדולה או לתלותם על רשת המוצמדת לקיר. בתא ישנה גם מנורת קריאה, מדף ושולחן עבודה. לצוותים המבקרים בתחנה אין מקומות מסודרים לשינה כמו אנשי הצוות הקבועים בה, ולכן הם נאלצים לישון גם כן במצב אנכי בצמוד לקירות פנויים בתחנה. באופן מעשי, ישנה אפשרות לישון בחלל באופן חופשי ללא קשירה אך נאסר על אנשי התחנה והמבקרים בה לעשות כן בשל הסכנה לפגיעה בציוד רגיש. בנוסף, ישנה חשיבות רבה לאוורור תאי השינה בשל הסכנה הגלומה בהתעוררות אסטרונאוט המשתנק לחמצן לאחר שנוצרה סביב ראשו "בועה" של פחמן דו־חמצני.
עלויות
התחנה היא אחד המיזמים הבין־לאומיים הגדולים והיקרים בהיסטוריה. עם תחילת בנייתה העריכו שעלות בנייתה תגיע לסכום של כ־40 מיליארד דולר. על פי ההשערות, עלות בנייתה תגיע ל־100 מיליארד דולר, מחציתם במימון אמריקאי. עלות תפעול התחנה לתקופה של 10 שנים מוערכת בסכום דומה.
ההערכה היא שידרשו לפחות 43 טיסות לחלל כדי להביא לתחנה כ־408 טונות של חומרי בניין ואספקה. בין השאר, כולל הציוד מווסתי לחץ אוויר, קורות מתכת, לוחות סולאריים, קילומטרים של כבלים חשמליים ועוד.
האסטרונאוטים האמריקנים והקוסמונאוטים הרוסים שירכיבו את הציוד מתוכננים לבצע כ־144 גיחות רגליות שיסתכמו ב־1,800 שעות "הליכת חלל" לפחות, כפול מהזמן הכולל שבילו אסטרונאוטים אמריקאים ב"הליכת חלל" מאז תחילת טיסות החלל המאוישות לפני למעלה מחמישה עשורים.
נאס"א
פיתוח חומרה חדשה – נאס"א מקציבה 70 מיליון דולר לפיתוח חומרה חדשה כמו מערכת ניווט, אחסון מידע וכולי.
תפעול חלליות – 800 מיליון דולר, מתוכם 125 מיליון דולר מוקצבים לתוכנה, 150 מיליון דולר לאוויוניקה ומערכות צוות, וכל השאר לתפעול התחנה.
שיגורים ותפעול המשימות (מעבורות החלל) – אף על פי שמעבורות החלל אינן כלולות בתקציב התחנה, השקיעה נאס"א כ־500 מיליון דולר על המשימות.
חידוש אספקה והחלפת צוותים – 140 מיליון דולר מושקעים על ציוד ואספקה לתחנה, החלפת צוותים ותפעול חלליות הסויוז.
סוכנות החלל האירופאית
סוכנות החלל האירופאית מעריכה שעד היום השקיעה 8 מיליארד אירו בפרויקט, שמתוכם מיליארד אירו הופנו למימון יחידת המעבדה, קולומבוס.
סוכנות החלל היפנית
עד היום השקיעה סוכנות החלל היפנית כ־3 מיליארד דולר למעבדת קיבו שתהיה חלק מתחנת החלל הבין־לאומית.
תאגיד החלל הרוסי
משנת 1998 שלחה רוסיה שני תריסרים של חלליות סויוז לתחנת החלל. בנוסף, תשגר על טיל "פרוטון" שתי יחידות שהרכיבה בעצמה, ובעבר שלחה עוד שני טילים כאלו שנשאו חלקים להרכבת התחנה.
סוכנות החלל הקנדית
סוכנות החלל הקנדית הרכיבה את הזרוע הרובוטית של התחנה (Canadarm2), והיא מעריכה שב־20 שנה האחרונות היא השקיעה 1.4 מיליארד דולר קנדי.
תפעול התחנה
משלחות
התחנה מתוכננת לאכלס, בו זמנית, עד ארבעה עשר אסטרונאוטים מהמדינות המשתתפות במיזם. שלושה אסטרונאוטים החלו לאייש את התחנה ב־2 בנובמבר 2000. לאחר אסון מעבורת החלל קולומביה, במאי 2003 ובשל הקיבולת המצומצמת של צי החלליות של רוסיה צומצם גודל הצוות לשניים כדי לחסוך במזון ובחמצן. לאחר שהמעבורות חזרו לפעילות מלאה, חזר ועלה מספר אנשי הצוות לשלושה. אלא שבניגוד למצב שלפני אסון קולומביה, אז מרבית אנשי הצוות היו מגיעים לתחנה במעבורות ואילו בסויוז היו מגיעים לעיתים אורחים לתקופות קצרות, לאחר אסון קולומביה שניים מתוך שלושת אנשי הצוות מגיעים בסויוז והשלישי, לעיתים כמה אסטרונאוטים מגיעים במעבורות, ולא תמיד בסינכרון ביניהם. המקום השלישי בסויוז שמור בדרך כלל לתיירי חלל או לנציגים של מדינות שחתמו על חוזה שיגור עם רוסיה (כדוגמת קוריאה הדרומית). נציגים אלה חוזרים לכדור הארץ כשבוע לאחר מכן ביחד עם אנשי הצוות היוצא.
מ-2010 ועד ל-2020 כל האנשי הצוות שהגיעו לתחנה הגיעו באמצעות חלליות סויוז, והצוות כלל תמיד אמריקני, רוסי ואיש נוסף שהיה יפני, אירופי, רוסי או קנדי לסירוגין.
החל משנת 2020 נוספה החללית דרגון 2 לחללית סויוז כך שבכל צוות יש לפחות ארבעה אנשי צוות שמגיעים לתחנה עם דרגון 2 ושלושה שמגיעים עם סויוז.
חלליות לחידוש אספקה
260px|ממוזער|שמאל|חללית סויוז – הסויוז היא חללית מאוישת המבקרת בתחנת החלל
260px|ממוזער|שמאל|חללית ATV – חללית מטען לא מאוישת שפותחה על ידי ESA
את תחנת החלל הבין־לאומית מתספקות חלליות שונות שפותחו על ידי סוכנויות החלל השונות. עד 2011 חלליות שהחליפו את הצוותים היו מעבורות החלל האמריקאיות וחלליות סויוז הרוסיות, בין השנים 2011 ועד 2020 החלליות היחידות שהחליפו צוותים היו סויוז הרוסיות, ומאז 2020 חלליות דרגון 2 של SpaceX החלו בהעברת ציוד ואספקה שונה וגם להחלפת צוותים. סויוז משמשת גם כחללית חילוץ. ישנן ארבע חלליות מטען לא מאוישות פעילות: פרוגרס (רוסית), HTV (יפנית), סיגנוס (אמריקאית) וקרגו דרגון.
להלן רשימה של החלליות המאוישות והלא מאוישות ששימשו, משמשות וישמשו את התחנה. החלליות הפעילות מודגשות:
חלליות מאוישות:
סויוז – החלפת צוותים ופינוי חירום
דרגון 2 (בתצורה מאוישת) – חללית להחלפת צוותים המפותחת על ידי SpaceX
דרים צ'ייסר (בפיתוח) – חללית להחלפת צוותים המפותחת על ידי SNC
בואינג סטארליינר (בפיתוח) – חללית להחלפת צוותים המפותחת על ידי בואינג
אוריון (בפיתוח) – חללית המפותחת על ידי נאס"א שתשמש את התחנה רק במקרי חרום (החללית מיועדת לטיסות לחלל העמוק)
אוריול (בפיתוח) – חללית להחלפת צוותים המפותחת על ידי רוסיה
מעבורות חלל (פרשו משירות) – נשיאת מטען לתחנה, הרכבה וטיסות לוגיסטיות והחלפת צוותים
חלליות לא מאוישות:
פרוגרס – חללית מטען רוסית
HTV – חללית מטען פרי פיתוח סוכנות החלל היפנית
ATV – חללית מטען פרי פיתוח סוכנות החלל האירופאית
דרגון – חללית מטען פרי פיתוחה של חברת SpaceX, שימוש רב פעמי
קרגו דרגון – חללית מטען פרי פיתוחה של חברת SpaceX, שימוש רב פעמי
סיגנוס – חללית מטען המפותחת על ידי Orbital Sciences Corporation
אוריון (בפיתוח) – חללית המפותחת על ידי נאס"א שתשמש את התחנה רק במקרי חרום (החללית מיועדת לטיסות לחלל העמוק)
בואינג סטארליינר (בפיתוח) – חללית מטען המפותחת על ידי בואינג
מרכזי השליטה
מרכז|ממוזער|910px|מרכזי השליטה בכדור הארץ שתומכים בתחנת החלל הבין־לאומית
בטיחות
פסולת חלל
שמאל|ממוזער|260px|חור במעבורת החלל אנדוור שנגרם מפגיעה של פסולת חלל
ב־26 בנובמבר 2003 פגע רסיס של פסולת חלל בחלק החיצוני של הרכיב הרוסי הכולל את חדרי המגורים, האוכל והשירותים, אך לא נגרם נזק. מאז התחנה ביצעה מספר תמרוני התחמקות מפסולת חלל
דליפה
בסוף דצמבר 2003 הורגשה בתחנה ירידת לחץ האוויר. לאחר בדיקות שנמשכו למעלה משבועיים נמצא שסתום דולף באגף האמריקני של התחנה.
בפברואר 2023 החללית סויוז MS-22 שהייתה מחוברת לתחנה החלה לדלוף.
קרינה
בריאות
הטכנולוגיה של היום מאפשרת לצייד את כל האסטרונאוטים בציוד אישי - מערכת חיישנים ומערכות הדמיה, הבודקים נתונים שונים בגופם: לחץ דם, דופק, רמת חמצן בדם, קצב לב, מצב הריאות, רמת הסידן בעצמות, פעילות המוח ועוד. חיישנים אלה מעבירים את נתוניהם אל כדור-הארץ באמצעות מערכת התקשורת של תחנת החלל הבין לאומית, וכאן עוברים על הנתונים ברציפות. אם מגלים בעיה, האסטרונאוטים מקבלים הנחיות ברורות מן הקרקע מה עליהם לעשות. התחנה מצוידת בתרופות מגוונות, באמצעי חבישה וטיפול במקרי פציעה ובעזרים רפואיים אחרים.
אתגרים מבצעיים
ב 6 ביוני 2024 יצאו בארי וילמור וסוניטה וויליאמס למשימה שנועדה להיות בת שמונה ימים בתחנה. לאחר יום של טיסה הם הגיעו לתחנה ואז התגלו בעיות במטוס החלל CST-100 אשר היה אמור להחזירם לקרקע. בסופו של דבר הוחלט על ידי נאס"א להאריך את שהותם בתחנה עד המשימה הבאה של חללית הדרגון - כנראה בפברואר 2025. מטוס החלל החשוד חזר לקרקע ב 7 בספטמבר בשלמותו.
פרויקטים חינוכיים
פרויקט YouTube Space Lab
הפרויקט משותף לחברת גוגל העולמית ולאתר שיתוף הסרטונים YouTube שבבעלותה, לסוכנויות החלל של ארצות הברית, אירופה ויפן ולחברת המחשבים Lenovo. במסגרת התחרות הזמינה יוטיוב בני נוער מכל העולם, בגילאי 14–17, לתכנן במפורט ניסוי בעל רלוונטיות וחשיבות מדעית, אשר מותאם לביצוע בתנאי מיקרו־כבידה הדומים לאלו שבתחנת החלל הבין־לאומית. התלמידים התבקשו ליצור סרטון Youtube באורך שתי דקות שיציג את הניסוי שלהם. בישראל התקיים שיתוף פעולה בין "מכון דוידסון לחינוך מדעי" שבמכון ויצמן למדע לבין "גוגל ישראל" ו"המרכז על־שם אילן רמון". הניסויים תוכננו והועלו על ידי תלמידים מכל הארץ, הלומדים במסגרת תוכניות לקידום מדעי של מכון דוידסון ובליווי מנחים, סטודנטים ומדענים במכון ויצמן למדע. לגמר העולמי של התחרות, שבו זכה תלמיד ממצרים ושתי תלמידות מארצות הברית, העפילו 60 צוותים מכל העולם, בהם צוות ישראלי אחד מקריית אתא.
רמון Space Lab של קרן רמון
קרן רמון מפעילה את תוכנית רמון Space Lab בה נוטלים חלק תלמידי חט"ב בכיתות ח' ו־ט'. במסגרת התוכנית מתחרים בני נוער על האפשרות לשלוח ניסוי לתחנת החלל הבין־לאומית. בתוכנית משתתפות מדי שנה עשרות כיתות, המלוות על ידי עשרות מעבדות מחקר מאוניברסיאטות ישראליות, וכ־13 חברות חלל ישראליות. כלל הפדגוגיה בתוכנית מושתת על מתודת ניהול המשימות של נאס"א. לוח הזמנים של התכנית מורכב משמונה משימות (כל אחת על שם אחד מחללי אסון הקולומביה, ומשימה מסכמת). התוכנית היא יוזמה של מהנדסי החלל ד"ר רז תמיר־יצחקי ודניאל רוכברגר וקרן רמון. כיום היא מופעלת על ידי קרן רמון. נכון ל־2020 שלחה קרן רמון 21 ניסויים מדעיים של ילדי התכנית לתחנת החלל הבין־לאומית.
מעברים
מכיוון שתחנת החלל סובבת את כדור הארץ בגובה רב מעל לפני השטח, היא נותרת באור השמש גם לאחר השקיעה בכדור הארץ. שטח הפנים הגדול שלה גורם לכך שבהירותה של תחנת החלל עולה על זו של כוכב הלכת נגה. לעין הבלתי מצוידת תחנת החלל נראית כנקודת אור הנעה בשמיים מעט לפני הזריחה או בערב מעט לאחר השקיעה שכן רק בזמנים אלו היא מוארת בעוד שפני הקרקע חשוכים. קיימים מספר אתרי אינטרנט ואפליקציות החוזות את המעברים השונים. ככל שהתחזית יותר רחוקה, הדיוק יורד. ההנחה שהלוחות הסולריים ושמיכות הבידוד התרמי מחזירים את אור השמש בצורה יעילה, אינה מדויקת, שכן מערך הלוחות עשוי בצורה תלת־ממדית המורידה את ההחזרה. עצם העובדה שהתחנה בעלת גוף גדול ולבן בחלקו, היא זו שגורמת למרבית ההחזרה. אם ההחזרה הייתה דרך הלוחות הסולריים, זה היה נראה כמו הבזקים . בנוסף, לראייה, ניתן להבחין בשמי הלילה בחלקי רקטות שנשארו במסלול, עליהם אין שום פנלים סולריים, רק מעצם העובדה שגופם עצמו בעל אלבדו גבוה.
ראו גם
משימות מעבורות החלל
אסון מעבורת החלל קולומביה
הפלא השמיני של העולם
חקר החלל
קישורים חיצוניים
תחנת החלל הבין־לאומית, באתר נאס"א
מציאת מעבר התחנה מעל אזורים בכדור הארץ
רשימת צוותי תחנת החלל הבין־לאומית, באתר נאס"א
תחנת החלל הבין־לאומית, באתר סוכנות החלל האירופאית
תחנת החלל הבין־לאומית, באתר סוכנות החלל הקנדית
תחנת החלל הבין־לאומית , באתר סוכנות החלל היפנית
תחנת החלל הבין־לאומית, באתר סוכנות החלל הרוסית
מאמר על חושי האסטרונאוטים בחלל
סדרת סרטונים על חמשת החושים בחלל
ספר – Space Psychology and Psychiatry by Nick Kanas, M.D; Dietrich Manzey, Ph.D
מאמר על הפרעות נפשיות בחלל
מיקום התחנה ומה היא רואה מתחתיה במפה טופוגרפית
A fiery end? How the ISS will end its life in orbit - על סופה המתוכנן של תחנת החלל הבינלאומית מאתר ה-BBC
הערות שוליים
*
קטגוריה:תוכנית החלל האירופית
קטגוריה:תוכנית החלל האמריקאית
קטגוריה:תוכנית החלל הרוסית
קטגוריה:תוכנית החלל היפנית
קטגוריה:האדם בחלל
קטגוריה:לוויינים
קטגוריה:זוכי פרס נסיך אסטוריאס לשיתוף פעולה בין-לאומי
| 2024-09-24T01:21:26
|
חלל
|
ממוזער|אסטרונאוט בחלל
ממוזער|הגבולות בין פני השטח של כדור הארץ וחלל החיצון בקו קרמן, 100 ק"מ ואקסוספירה ב־690 קילומטר. לא בקנה מידה.
חלל (נקרא לעיתים 'החלל החיצון') הוא המרחב הקיים שבו נמצאים גופים שמימיים (כולל את כדור הארץ). החלל מצוי בוואקום (בעברית: רִיק) חזק המכיל צפיפות נמוכה של חלקיקים, בעיקר פלזמה של מימן והליום, כמו כן גם קרינה אלקטרומגנטית, שדות מגנטיים, ונייטרינו. הטמפרטורה הבסיסית, שנקבעת על ידי קרינת רקע שנותרה מהמפץ הגדול, היא רק 2.7 מעלות קלווין, (270.45- מעלות צלזיוס) לשם השוואה הטמפרטורות בהילת השמש יכולות להגיע ליותר ממיליון מעלות קלווין. הפלזמה במרחב שבין הגלקסיות מהווה כחצי מהחומר הבאריוני (הרגיל) ביקום. פלזמה זו היא בעלת צפיפות נמוכה מאוד (פחות מאטום מימן אחד לכל מטר מעוקב) וטמפרטורה גבוהה (של מיליוני מעלות קלווין) ; ריכוזים מקומיים של הפלזמה הזו התמצקו לכוכבים ולגלקסיות. החלל הבין גלקטי תופס את רוב הנפח של היקום. החלל הריק מהווה גם את רוב נפח הגלקסיות ומערכות הכוכבים.
החלל אינו מתחיל בנקודה מסוימת, ולפיכך הוסכם שקו קרמן המצוי בגובה של 100 קילומטר מעל גובה פני הים יציין באופן רשמי את תחילת החלל החיצון למטרות הסכמי החלל ולשמירת רשומי החלל. המסגרת לחוק החלל הבינלאומי הוקמה על ידי אמנת החלל החיצון, והתקבלה על ידי האו"ם בשנת 1967. הסכם זה מונע כל תביעה של ריבונות לאומית ומאפשר לכל המדינות לחקור את חלל החיצון בחופשיות. בשנת 1979, אמנת הירח שייכה גופים שמימיים כגון כוכבי לכת, כמו גם חלל ההקפה סביב גופים אלה, לתחום שיפוט של הקהילה הבינלאומית. החלטות נוספות הנוגעות לצורכי השלום של החלל החיצון נוסחו על ידי ארגון האומות המאוחדות, אך אלו לא מנעו פריסת נשק בחלל החיצון, ואף בדיקה חיה של נשק נגד לוויינים.
בני אדם החלו בחקר החלל במהלך המאה ה־20, עם כניסת הכדור פורח בגובה רב, ואחריו הפיתוח של משגרי רקטות בודדות ורבי שלבים. מסלול סביב כדור הארץ הושג על ידי יורי גגארין בשנת 1961 וחלליות לא מאוישות מאז הגיעו אל כל כוכבי לכת המוכרים במערכת השמש. השגת מסלול לווייני נמוך דורש מהירות מינימלית של 28,100 ק"מ / שעה, הרבה יותר מהר מאשר כל מטוס רגיל. החלל החיצון מייצג סביבה מאתגרת לחקר אנושי בגלל הסכנות הכפולות של ואקום וקרינה. למחסור בכוח משיכה יש השפעות פיזיות מזיקות על הגוף האנושי, כגון ניוון שרירים ואיבוד מסת עצם. מסע בחלל עד כה הוגבל למסלול נמוך סביב כדור הארץ וטיסה מאוישת לירח; יתר החלל החיצון נחקר על ידי התבוננות פסיבית בעזרת טלסקופים ארציים, טלסקופי חלל או על ידי משלוח גשושית לחקר הגופים השמימיים.
גילוי
ב־350 לפני הספירה הציע הפילוסוף היווני אריסטו שהטבע מתעב ריק, העיקרון הזה נודע בשם אימת הריק (Horror vacui). רעיון זה נבנה על בסיס טיעון אונטולוגי מהמאה ה־5 לפנה"ס של הפילוסוף היוני פרמנידס, שדחה את אפשרות הקיום של ריק בחלל. על סמך הרעיון שריק לא יכול להתקיים הניחו במערב במשך מאות שנים שהחלל אינו יכול להיות ריק. רעיון זה החזיק מעמד משך זמן רב, עוד במאה ה־17, הפילוסוף הצרפתי רנה דקארט טען שהחלל חייב להיות מלא.
בסין העתיקה היו מספר סגנונות מחשבה שונים בנוגע לטבע השמים, חלק עם דמיון להבנה המודרנית של היום. במאה ה־2 לספירה השתכנע האסטרונום ג'אנג הנג שהחלל חייב להיות אינסופי, שנמשך מעבר למנגנון שתומך בשמש והכוכבים. בספרים ששרדו נאמר שהשמים חסרי גבול "ריקים וחסרי תוכן". כמו כן, ה"שמש; ירח; וחברתם הכוכבים; צפים בחלל הריק, נעים או עומדים במקום."
המדען האיטלקי גלילאו גליליי ידע שלאוויר יש מסה ולכן כפוף לכוח הכבידה. ב־1640, הוא הדגים שכוח מתנגד ליצירה של ריק. תלמידו, אוונג'ליסטה טוריצ'לי, הצליח ליצור את המכשיר שהפיק ריק בשנת 1643. הניסיון הזה הביא ליצירת ברומטר הכספית הראשון ויצר סנסציה מדעית באירופה. המתמטיקאי הצרפתי בְּלֶז פסקל הסיק שאם עמודת הכספית (בברומטר) נתמכה באוויר אז היא תהיה קצרה יותר במקום גבוה יותר שבו לחץ האוויר נמוך. ב-1648 גיסו פלורין פרייה חזר על הניסוי בהר פוי דה דום (גובהו 1,465 מ') שבמרכז צרפת וגילה שהעמודה נהייתה קצרה בכ־7.62 ס"מ. הירידה בלחץ מודגמת שוב בנשיאת בלון חצי־מלא במעלה ההר, בזמן העלייה ניתן לראות את הבלון מתרחב בהדרגה ומתכווץ בהדרגה בזמן הירידה.
ב־1650 הרכיב המדען הגרמני אוטו פון גריקה את משאבת הריק הראשונה: מכשיר שהפריך עוד יותר את עיקרון אימת הריק. הוא צדק כשכתב שהאטמוספירה של כדור הארץ מקיפה את כוכב הלכת כמו קליפה, בעלת צפיפות שפוחתת בהדרגה עם גובה. הוא הסיק שחייב להיות ריק בין כדור הארץ והירח.
במאה ה־15 שיער חוקר הדתות ניקולאוס קוזאנוס שהיקום חסר מרכז והיקף. הוא האמין שהיקום, אף על פי שאינו אינסופי, חסר גבולות שבהם ניתן להכילו. רעיונות אלו הביאו להשערות בקשר למימד האינסופיות של החלל על ידי הפילוסוף האיטלקי ג'ורדנו ברונו במאה ה־16. הוא הרחיב את רעיון הקוסמולוגיה ההליוצנטרית של קופרניקוס לתפיסה של יקום אינסופי מלא בחומר שהוא קרא אֶתֶר (aether), שלא יצר התנגדות לתנועתם של גופים שמימיים. הפילוסוף האנגלי ויליאם גילברט הגיע למסקנה דומה, הוא טען שהכוכבים נראים לנו רק מפני שהם מוקפים באֶתֶר דק או ריק. מקור תפיסת האֶתֶר הוא בפילוסופים יוונים עתיקים, כולל אריסטו, אשר הגו אותו כתווך דרכו גופים שמימיים נעים.
הרעיון של יקום מלא באֶתֶר מפיץ אור נשאר פופולרי בקרב כמה מדענים עד תחילת המאה ה־20. הסוג הזה של אֶתֶר היה נראה כתווך דרכו אור יכול להתפזר. ב־1887 ניסוי מייקלסון־מורלי ניסה להבחין בתנועת כדור הארץ דרך האֶתֶר על ידי התבוננות בשינויים במהירות האור לפי כיוון של תנועת כוכב הלכת.
עם זאת, תוצאת האפס הצביעה שמשהו היה לא בסדר עם הרעיון. הרעיון של האֶתֶר מפיץ האור לאחר מכן ננטש והוחלף על ידי תורת היחסות הפרטית של אלברט איינשטיין, אשר מחזיקה שמהירות האור בריק היא קבועה ולא תלויה בתנועתו של הצופה או מסגרת התייחסות.
האסטרונום המקצועי הראשון שתומך ברעיון של יקום אינסופי היה תומאס דיגס האנגלי ב־1576. אבל קנה המידה נשאר לא ידוע עד מדידת המרחק המוצלחת הראשונה לכוכב סמוך בשנת 1838 על ידי האסטרונום הגרמני פרידריך בסל, שהראה שזווית הפרלקסה (שינוי מדומה במיקומו של עצם עקב שינוי במיקומו של הצופה) של כוכב 61 בברבור הייתה 0.31 שנית־קשת (בהשואה לערך המודרני של 0.287). זווית פרלקסה זו תואמת מרחק של יותר מ־10 שנות־אור. המרחק לגלקסיית אנדרומדה נקבע על ידי האסטרונום האמריקני אדווין האבל ב־1923 לפי מדידת בהירות של משתנים קפאידים בגלקסיה, טכניקה חדשה זו התגלתה על ידי הנרייטה ליוויט. זה קבע כי גלקסיית אנדרומדה, ובהרחבה כל הגלקסיות נמצאות הרבה מחוץ לשביל החלב.
האומדן הידוע המוקדם ביותר של טמפרטורה בחלל החיצון בוצע על ידי הפיזיקאי השווייצרי שארל אדואר גיום בשנת 1896. על ידי שימוש בקרינה המשוערת של כוכבי הרקע הוא הגיע למסקנה כי החלל חייב להיות מחומם לטמפרטורה של 5–6 קלווין. הפיזיקאי הבריטי ארתור אדינגטון עשה חישוב דומה והפיק טמפרטורה של 3.18 מעלות בשנת 1926. ב־1933 הפיזיקאי הגרמני אריך רגנר השתמש בכלל האנרגיה שנמדדה לקרניים קוסמיות בשביל להעריך טמפרטורה גלקטית של 2.8 קלווין.
התפיסה המודרנית של החלל החיצון על בסיס קוסמולוגיית "המפץ הגדול", הוצעה לראשונה בשנת 1931 על ידי הפיזיקאי הבלגי ז'ורז' למטר. תאוריה זו גורסת כי מקורו של היקום הנצפה בצורה מאוד דחוסה שמאז עברה התרחבות מתמדת. אנרגיית הרקע שהשתחררה בהתרחבות הראשונית הנפחתה בקצב קבוע, הובילה ב־1948 על ידי הפיזיקאים האמריקאים רלף אלפר ורוברט הרמן לחיזוי של 5 קלווין לטמפרטורה של החלל.
המושג "החלל החיצון" היה בשימוש כבר ב־1842 על ידי המשוררת האנגליה אמלין סטיוארט־ורטלי בשירה "הנערה של מוסקבה". הביטוי החלל החיצון שימש כמונח אסטרונומי על ידי אלכסנדר פון הומבולדט ב־1845. המושג נעשה פופולרי בכתביו של הרברט ג'ורג' ולס ב־שנת 1901. המושג הקצר והישן יותר "חלל" התייחס לחלקה מעל לשמי כדור הארץ ובשנת 1667 היה לראשונה בשימוש בספרו של ג'ון מילטון גן העדן האבוד.
חקירה וישום
מדעי החלל הם קבוצת מדעים העוסקים בחקר היקום והחלל ותולדות התפתחותם, ובחקר גרמי השמיים, הרכבם ותנועתם.
חקר החלל הוא ענף עתיק. בעבר נכללה בו גם האסטרולוגיה, המניחה שמיקום הכוכבים בשמים משפיע על האדם, על אופיו ועל מאורעותיו – הנחה שכבר איננה נחשבת למדעית. כיום נכללים בחקר החלל הנושאים הבאים: אסטרופיזיקה: מדע העוסק בתכונות גופים בחלל, אסטרונומיה: מדע העוסק בתנועתם, גודלם והתפתחותם של גופים בחלל, קוסמוגוניה: מדע העוסק בהיווצרות היקום וקוסמולוגיה: מדע העוסק במבנה היקום ושינויים בו.
בנוסף קיימת גם האסטרוביולוגיה המנסה להבין האם מתקיימים חיים מחוץ לכדור הארץ, סוגיה המעסיקה את האנושות מזה מאות או אלפי שנים.
צעדי אדם ראשונים בחלל
בשנת 1954 הכריזו ממשלות ארצות הברית וברית המועצות שיש בדעתן לשגר לוויינים מלאכותיים לחקר כדור הארץ במסגרת השנה הגיאופיזית הבינלאומית. בין השנים 1957–1958, הרוסים היו הראשונים שהצליחו לשגר לוויין מלאכותי בשם ספוטניק 1, אשר שוגר ב־4 באוקטובר 1957. לוויין זה ששקל 82.6 ק"ג ונשא רק משדר רדיו שצפצופי ה"פיפ" שלו נקלטו בכל העולם.
בנובמבר של אותה שנה שיגרו הרוסים את "ספוטניק 2" שמשקלו היה 500 ק"ג. ונשא את הכלבה לייקה, שהתפרסמה כיצור הארצי הראשון ששהה בחלל. משקלו של הלוויין האמריקני הראשון "אקספלורר 1" היה 14 ק"ג בלבד. הוא שוגר ב־1958 וסיים את תפקידו ב־1970 כאשר חדר לאטמוספירה של כדור הארץ ונשרף בה כליל. במשך 16 שבועות שידר מכשיר הרדיו שבלוויין מידע על חגורות החלקיקים בעלי מטען חשמלי שנכחו בשדה המגנטי של כדור הארץ מעל קו המשווה. חגורות אלה קרויות "חגורות ואן אלן" (על שמו של הפיזיקאי האמריקני ג'יימס ואן אלן, שגילה אותן).
אדם בחלל
ממוזער|250px|שהייה בחלל בנפילה חופשית
האפשרות לשגר אדם אל החלל החיצון הייתה בגדר מדע בדיוני עד המחצית השנייה של המאה ה־20. במחצית השנייה של המאה ה־20 החל המין האנושי לעשות את צעדיו הראשונים להגשמת החלום של כיבוש החלל, עם פיתוחם של טילים ורקטות שחלקם המריאו לחלל.
התוכנית לשיגורו של אדם לחלל התנהלה בשני מסלולים מקבילים: תוכנית החלל הרוסית ותוכנית החלל האמריקאית. המירוץ לשיגורו של אדם לחלל הסתיים, ב־12 באפריל 1961, בניצחונה המפתיע של ברית המועצות, עם שיגורה של חללית ובה הקוסמונאוט יורי גאגרין, שהיה לאדם הראשון בחלל. כעבור חודש, ב־15 במאי 1961, שיגרה ארצות הברית לחלל את האסטרונאוט הראשון שלה, אלן שפארד. התחרות בין שתי המעצמות שהתנהלה במחצית השנייה של המאה ה־20 להגיע להשגים בחלל קרויה"המירוץ לחלל".
בראשית תקופת הטיסה המאוישת לחלל נעשה שימוש בלעדי בחלליות שהיו מסוגלות לטוס פעם יחידה ולאחר מכן יצאו מכלל שימוש ובדרך כלל כללו חלקים שלא חזרו אל כדור הארץ. מתחילת שנות השמונים החלה סוכנות החלל האמריקאית לעשות שימוש במעבורת החלל, כלי טיס המסוגל להמריא מכדור הארץ, לשהות בחלל, לנחות חזרה בכדור הארץ ולאחר טיפול מתאים להמריא פעם נוספת.
בשנת 2003 הצטרפה גם הרפובליקה העממית של סין אל המדינות ששיגרו אדם לחלל, עם שיגורו של האסטרונאוט יאנג ליווי.
באותה שנה שבה ישראל שיגרה את האסטרונאוט אילן רמון. אילן רמון נספה באסון מעבורת החלל קולומביה עם כל שאר חברי הצוות בעת חזרתם לכדור הארץ.
ראו גם
חקר החלל
אסטרונומיה
אסטרופיזיקה
קישורים חיצוניים
אתר של נאס"א על מדעי החלל
סוכנות החלל הישראלית, משרד המדע, הטכנולוגיה והחלל
אגודת החלל הישראלית
חדשות בתחום חקר החלל
מועצת דור החלל
מכון פישר למחקר אסטרטגי אוויר וחלל
מדור החלל של המגזין סיינטיפיק אמריקן
הערות שוליים
*
| 2024-10-14T10:19:37
|
מים
|
שמאל|ממוזער|250px|כשני שלישים מפני כדור הארץ מכוסים במים. מתוך מים אלו, 97.2% הם מים מלוחים המרכיבים את חמשת האוקיינוסים. הקוטב הדרומי שנראה למטה מכיל כ-90% מהמים המתוקים בעולם.
ממוזער|250px|נתזי מים
מים הם תרכובת כימית המהווה בצורתה הנוזלית בסיס לכל צורות החיים המוכרות, כולל האדם, המים נחשבים לאחד מקבוצות אבות המזון החשובים ביותר לצריכה. מולקולת מים מורכבת משני אטומים של מימן ומאטום של חמצן. הנוסחה הכימית של המים היא H2O או בסימון (aq).
התכונות הכימיות של המים מאפשרות להם להיות ממס לתרכובות רבות בטבע, ובהתאם לכך המים בטבע הם תמיסה העשויה ממים טהורים שבהם מומסים מינרלים שונים. מים מזוקקים, (H2O), הם תרכובת כמעט טהורה של מים הקיימת בתנאי מעבדה.
תכונות כימיות ופיזיקליות
מצבי צבירה
בתנאים רגילים, נקודת הקיפאון של המים היא אפס מעלות צלזיוס. המים המוצקים מכונים "קרח". בתנאי מעבדה מיוחדים, בהיעדר נקודות התגרענות, עשויים המים להישאר במצב נוזלי עד טמפרטורות נמוכות בהרבה – ניתן לקרר אותם עד ל-38 מעלות צלזיוס מתחת לאפס בטרם הם הופכים לקרח. המים יכולים להישאר במצב נוזלי בצורת טיפות זעירות עד לטמפרטורה נמוכה עוד יותר (כ-°C 41-).
מים בלחץ אטמוספירי של אטמוספירה אחת (המוגדר כלחץ האוויר בגובה פני הים על כדור הארץ), נקודת הרתיחה של המים היא מאה מעלות צלזיוס. מים במצב גזי מכונים אדי מים.
טמפרטורת הרתיחה של המים יורדת ככל שיורד הלחץ האטמוספירי. בגובה רב מעל פני הים של כדור הארץ (בפסגות ההימלאיה, למשל) יכולה טמפרטורת הרתיחה לרדת עד 70 מעלות צלזיוס, ועל פני מאדים, שם הלחץ האטמוספירי הוא רק אחוז אחד מזה ששורר על פני כדור הארץ, ירתחו המים בטמפרטורה של 7 מעלות צלזיוס בלבד.
המבנה המולקולרי של המים
מולקולת המים בנויה משני אטומי מימן ואטום אחד של חמצן. המרחק בין אטומי המימן לאטום החמצן הוא 0.957854 (אנגסטרום). ואטומי המימן מוסחים מאטום המימן בזווית של 104.45 מעלות (כפי שאפשר לראות בתמונה) המרחק מאטום מימן לענן האלקטרונים הוא בערך 1.2 אנגסטרום, והמרחק מאטום החמצן לענן האלקטרונים הוא בערך 1.4 אנגסטרום.
קשרי מימן חלשים במים
שמאל|ממוזער|250px|דיאגרמת פאזות טמפרטורה-לחץ של מים
רוב השדה החשמלי השלילי, מיוצר על ידי אטום החמצן, ולכן האלקטרונים נמשכים יותר לאטום החמצן מאשר לאטומי המימן. על כן רוב הזמן (לפי הסבירות) האלקטרונים נמצאים בסמיכות לאטום החמצן, ומסביב לאטומי המימן האלקטרונים סובבים לעיתים רחוקות יחסית. כך נוצר שדה חשמלי שלילי מסביב לאטום החמצן, ושדה חשמלי חיובי מסביב לאטומי המימן. השדה שיוצרים האלקטרונים סביב אטומי H הם שווים בממוצע ל-3.3 חלקי עשר מיליארד משדה חשמלי של אלקטרון נורמלי. לכן שדה חשמלי חיובי (+) סביב אטומי H הוא גדול מאוד, בממוצע 99.999999967% משדה חשמלי של פרוטון רגיל. אפשר לומר, אם כן, שאטום O הוא יון שלילי 2- (כמעט) ואטומי H הם בעצם יונים של 1+ (כמעט). לפיכך, כשמולקולת מים תתקרב עם הפינה של אטום O (שבו יש מטען שלילי) לפינה של מולקולה אחרת לאטום H (שבו יש מטען חיובי), יימשכו שתיהן אחת לשנייה.
בגבישי קרח, כל מולקולת מים מושכת אליה 4 מולקולות שכנות (שני אטומי H של המולקולה נמשכים לשני אטומי O של המולקולות השכנות, ואטום O של המולקולה נמשך לשני אטומי H של שתי מולקולות שכנות).
המרחקים בין אטומי H לאטומי O במים בנוזל ובמוצק שונים מהמרחקים בגז. הסיבה לכך היא שבמוצק ובנוזל (בניגוד לגז) המולקולות נמשכות אחת לשנייה, ולכן "נמתחות", ובגז אין משיכה ולכן המרחקים מתקצרים מעט (המרחק בין אטום H לאטום O הוא 0.95718 אנגסטרום בגז, ו-0.95784 אנגסטרום במוצק ובנוזל).
העברת פרוטון
תכונות פיזיקליות
למים מספר תכונות כימיות ופיזיקליות הנובעות בעיקר מהקיטוב של מולקולת המים:
האנומליה של המים – בטמפרטורות שבין ארבע לאפס מעלות צלזיוס מתפשטים המים בקירור, בשונה מרוב החומרים האחרים. כך קורה שהמים במצבם המוצק (קרח) צפופים פחות מהמים במצבם הנוזל. לתכונה זו חשיבות רבה בכדור הארץ: בגללה צף הקרח על המים במקום לשקוע בתוכם (ראו קרחון), והיא זו שמאפשרת לאוקיינוסים לקפוא רק בשכבתם העליונה ולאפשר המשך קיום חיים תת-מימיים במים העמוקים יותר.
המים משמשים כממס אוניברסלי של חומרים קוטביים ויוניים.
בעזרת תכונות חומציות-בסיסיות שלהם (+2H2O → OH-+ H3O) ובעזרת יונים המומסים בהם, מאפשרים המים הולכת חשמל. מים מזוקקים אינם מוליכים חשמל בצורה טובה היות שקבוע שיווי המשקל של התפרקות המים לחומצה ובסיס נמוך בהם (בערך 10-14).
למים יש חום סגולי גבוה מאוד, המגיע (בנוזל, בתנאים סטנדרטיים) לכ-4,186 ג'אול לקילוגרם למעלת צלזיוס. החום הסגולי של המים במצב צבירה מוצק (קרח, בטמפרטורה 0 מעלות צלזיוס) הוא כ-2,060 ג'אול לקילוגרם למעלת צלזיוס ובמצב גז, החום הסגולי נמוך אף יותר.
המים נראים שקופים בלחץ נמוך, אך בלחץ גבוה המים כחולים (לכן תמונות שצולמו במים עמוקים וחשוכים יחסית עדיין נראים כחולים)
לשון ואטימולוגיה
שמאל|ממוזער|200px|ריכוז גבוה של סיד מומס גורם למים במפל מים זה להיצבע בטורקיז.
ביוונית, התחילית הידרו (ύδρο) מציינת מים, נוזלים או מימן.
תחילית זו משמשת במילים ובמושגים רבים:
בכימיה:
חומר המתגבש עם מולקולות מים נקרא הידרט (Hydrate). זו אינה תרכובת עם מים שכן המים נוטים להשתחרר מהחומר בזמן המסה או התכה. אין להתבלבל עם המושג קרבוהידרט (בתרגום חופשי: הידרט של פחמן) שתרגומו בעברית פחמימה המציין משפחה של תרכובות של פחמן, מימן וחמצן שבהן יחס אטומי המימן לחמצן הוא 1:2 בדומה ליחס בתרכובת המים, ומכאן נגזר שמם.
פירוק של מולקולה גדולה לשתי מולקולות קטנות יותר באמצעות תגובה עם מים נקרא הידרוליזה (Hydrolysis).
תהליך שבו מולקולות מים נספחות לחומר אחר המומס בהם נקראת הידרציה (Hydration), ובעברית: מיוּם. התהליך ההפוך שבו מולקולות מים ניתקות מחומר המומס בהם נקרא דהידרציה (Dehydration), ובעברית: אל-מיום.
השם הלועזי של מימן הוא הידרוגן (Hydrogen, ביוונית: "יוצר מים"). גם משמו של המימן נגזרים מונחים כימיים רבים: הידרוגנציה, הידריד ועוד.
הידרוקסיל – (Hydroxyl) היא קבוצה פונקציונלית (בכימיה אורגנית), וכן יון דו-אטומי (בכימיה אי-אורגנית; כאן נקראת הקבוצה הידרוקסיד, Hydroxide).
בפיזיקה ובהנדסה:
הידרוסטטיקה – ענף בפיזיקה.
הידרודינמיקה – תחום בפיזיקה ובהנדסה המהווה מימוש של מכניקת הזורמים לנוזלים.
כוח הידרואלקטרי – חשמל המופק באמצעות אנרגיית מים.
בוכנה הידראולית – מכשיר המפעיל כוח רב בצורה קווית (ליניארית). בנוי כגליל ובתוכו בוכנה הנעה באמצעות לחץ של נוזל.
ברפואה:
אנהידרוזה (Anhydrosis) הוא חוסר יכולת לייצר זיעה.
הידרותרפיה (טיפול באמצעות מים) – תחום בפיזיותרפיה.
הידרופוביה – מחלת כלבת (על שם סימפטום פחד ממים).
התחילית אקווה (מלטינית Aqua) גם היא משמשת לציון מים, אם כי היא נפוצה פחות, ומשמשת בעיקר בהקשרים שאינם מתחום הכימיה – דוגמת אקווריום או אקוודוקט.
חשיבות המים לחיים
שמאל|ממוזער|250px|מאצות הפילופלנקטון שחיות במים ניזונים דגים ויונקים ימיים רבים.
שמאל|ממוזער|250px|לווייתן גדול-סנפיר קופץ מהמים.
שמאל|ממוזער|250px|אריה שותה מים
המים הם חומר חיוני לקיומן של כל צורות החיים הידועות. בעלי החיים והצמחים זקוקים למים לצורך קיום מחזור החיים שלהם. עובדה זו מתקשרת באופן ישיר לכך שהמים נפוצים בכדור הארץ, שכן היותו של כדור הארץ מקורם של כל החיים הידועים, תואם את היותם של המים תנאי הכרחי לחיים אלו.
המים מהווים את רוב המסה של רוב היצורים החיים, וממלאים תפקידים רבים בגופם. התפקידים העיקריים הם שימוש כנוזל תוך-תאי (ציטופלזמה) וכמרכיבו העיקרי של הדם, אך המים נחוצים גם לתפקידים משניים רבים אחרים, כגון ניקוי הגוף, הזעה והלחתה. כל תא חי זקוק לכמות מסוימת של מים כדי להתקיים.
יצורים מסוימים מפיקים את הגזים הנחוצים לנשימתם (חמצן או פחמן דו-חמצני) מתוך המים. זימי הדגים הם האיבר הידוע ביותר המשמש להפקת גזי נשימה מומסים במים.
מלבד השימושים הפנים-גופניים עושים יצורים שונים שימוש במים למטרות חוץ-גופניות שונות. הדוגמה העיקרית לשימוש זה היא משמעות המים כסביבת חיים עבור החיים הימיים: דגים, צמחי מים וכו'. דוגמאות אחרות הן השימוש במים כסביבה להטלת ביצים, כמקור מזון וכחיץ כנגד טורפים.
את המים משיגים היצורים החיים באופנים שונים. בעלי החיים סופגים מים בגופם בעיקר באמצעות שתייה, בעוד הצמחים יונקים את רוב מימיהם בעזרת שורשיהם.
המים דרושים ליצורים חיים בכמויות מסוימות, ובאיכות מסוימת. איכות זו נקבעת על-פי החומרים המומסים במים: אמנם החיים דורשים כמויות משתנות של חומרים מומסים (כדוגמת מינרלים), אך מרבית החומרים המומסים במים (או חומרים רצויים בכמויות לא רצויות) הופכים את המים לבלתי שמישים או אפילו רעילים.
שינוי באיכות המים שפוגע בשימוש מסוים שלהם (לדוגמה – שתייה), אינו פוגע בהכרח בשימושים אפשריים אחרים (לדוגמה – הטלת ביצים).
הדוגמה הבולטת ביותר למים שאינם שמישים ללא טיפול מיוחד, הם מי האוקיינוסים והימים המלוחים, אותם מסוגלים לשתות רק יצורי-מים מזנים מסוימים. סוגים אחרים של מים שאינם שמישים הם מים שזוהמו על ידי התעשייה.
אדי מים מהווים גז חממה.
המים עבור האדם
ממוזער|קולות של שימוש במים
ממוזער|250px|ילדים משחקים במים
שמאל|ממוזער|250px|כוס מים
המים משמשים את האדם למגוון רחב של פעולות, ביניהן: שתייה, ניקיון, בישול, השקיה, קירור וחימום, המסה, שיט, הפקת אנרגיה הידרואלקטרית, שחייה, רחצה, צלילה, דיג וכיבוי אש. פעולות אלו מחולקות לצריכה ביתית (ברובה שתייה, היגיינה ובישול), שימוש חקלאי (ברובו השקיה ומי שתייה עבור חיות מבויתות), שימוש תעשייתי (ניקוז, קירור, המסה ועוד), שימוש עירוני (ברובו ניקוז), שימוש למטרות תחבורה (שיִט), שימוש למטרות מחקר ושימוש למטרות פנאי (שיִט, שחייה ועוד).
האדם קולט את המים על ידי שתייה ומזון ופולט אותם על ידי זיעה, הפרשה ונשיפה. השימוש החשוב ביותר במים, אף על פי שלא הגדול ביותר מבחינה כמותית, הוא השתייה. האדם זקוק למים מתוקים (כלומר – ללא אחוזי המלח הגבוהים שבאוקיינוסים), ולכן היה תלוי במים שמקורם במשקעים, ולאחרונה אף בהתפלה. צריכת המים לנפש אינה זהה עבור כל בני האדם, ותלויה במאפיינים אנושיים רבים, בשיטות ייצור, ברמת חיים וכן הלאה.
בזכות השימושים הרבים למים, קיימת השפעה הדדית הדוקה בין המים לבין תחומי הדמוגרפיה והכלכלה. קיומם של מים מתוקים לשתייה ולהשקיה כמו סמיכות לאזורי דיג וגישה לנתיבי תחבורה ימיים, עשוי להשפיע על נטיות ההתיישבות האנושיות. לרוב מעדיפים בני אדם להתיישב בסמוך למקור מים מתוקים ובעל נגישות לשטחי מים מלוחים, אם כי התפתחויות טכנולוגיות שונות (לדוגמה: שיפורים חקלאיים, פיתוח טכנולוגיות תחבורה וכדומה) משנות נטיות אלו.
צורות ההתיישבות מחד וניצול המים מאידך משנים את מצב המים. מלבד השינויים הברורים מאליהם (לדוגמה: שתייה גורמת למעבר מים לתוך גוף האדם), קיימים שינויים רבים ומורכבים בזמינות המים. לדוגמה, הקמת סכר על פני נהר עשויה להביא להסטת מסלולו. השפעות הדדיות אלו של האדם והמים מביאות לכך שהמים מהווים מרכיב ניכר של הפוליטיקה האנושית, גם אם באופן שאינו גלוי. נושאים כגון זיהום מים ושליטה על מקורות מים הם מכריעים ביותר במאבקי הכוח הפוליטיים השונים.
בעוד שבעולם המערבי אספקת המים היא לרוב מובנת מאליה, לא כך המצב בארצות העולם השלישי. למיליארדים של בני אדם – רוב אוכלוסיית העולם – אין גישה למים נקיים. המחסור החמור במים אינו מאפשר לתושבי אזורים אלו לשתות מספיק ולשמור על היגיינה, דבר שמגביר את התחלואה. אחרים משתמשים במקורות מים מזוהמים, דבר שאף הוא גורם לתחלואה; רוב מוחלט של המקרים של כמה מחלות הנפוצות בעולם השלישי, כגון מלריה ודיזנטריה, נגרם ממים מזוהמים. בדיונים על מצבן של מדינות העולם השלישי נדחק לעיתים קרובות נושא המים לשוליים אך בעיות רבות הפוקדות המדינות העניות יוכלו להיפתר רק לאחר התייחסות רצינית למשבר המים.
ד"וח של ארגון השימור הבינלאומי (WWF) מתריע מפני מחסור עתידי במי שתייה גם במדינות העולם המערבי עקב התייבשות הקרחונים בצפון אירופה ושימושים בזבזניים שונים כגון ייצור מוזל של בגדים, פירות, ירקות ותכשיטים. בלונדון בלבד, דליפות מתשתיות מים ישנות מבזבזות כמות של כ-300 בריכות שחייה אולימפיות ביום.
ב-22 במרץ חל יום המים הבינלאומי.
מים בישראל
בארץ ישראל, הנעדרת כמעט נהרות, שחלקה הגדול על גבול המדבר, הספקת המים היוותה בה אתגר מאז ומעולם, אך כיום, בזכות הקמת מפעלי התפלת מים, נפתרה בעיית המים של ארץ ישראל והיא אף מספקת מים לשכנתה ירדן, כחלק מהסכמי "השלום" בין המדינות. התפילה לגשם מובנית במסורת היהודית, והלכות רבות דנות בתעניות תחנונים לגשם. עם זאת, המקרא, באמצעות הנגדת האופן בו מספק הטבע (כלומר האלוהים) מים לתושבי ארץ ישראל לעומת מצרים, ראה יתרון לארץ ישראל בדרך ליצירת חברה צודקת: "למטר השמים תשתה מים".דברים, פרק י"א, פסוקים י'-י"א הרשות הממשלתית למים ולביוב אחראית על ניהול משק המים בישראל ומופקדת על כל הגופים המפיקים מים במדינה. חברת "מקורות", חברת המים הלאומית של ישראל שהוקמה עוד בתקופת המנדט על ידי לוי אשכול, היא רשות הפקת וחלוקת המים הגדולה ביותר בישראל, והיא מפיקה כ-70% מהמים בישראל, וגם אחראית על הולכתם ברמה הארצית, בעיקר באמצעות המוביל הארצי. תפקידי "מקורות" לפי החוק: "להקים את המפעל הארצי, לנהלו, לספק מים ממנו ולהחזיקו במצב תקין, לשפרו, להרחיבו ולעשות כל פעולה אחרת הדרושה להספקת מים ממנו". כבתחומים רבים, נקטה הממשלה מדיניות הפרטה במשק המים.
ב"תזכיר ההתאגדות של חברה מוגבלת במניות", אשר הכריז על הקמתה של חברת מקורות, שהתפרסם ב-31 בינואר 1937, הוגדר תפקידה של חברת המים שעתידה הייתה לקום: "להוציא לפועל ולעשות את כל הדברים הנחוצים, או המתאימים, להשגת מים, אגירתם, מכירתם, מסירתם, הפצתם או המצאתם".
על התזכיר היו חתומים תשעת מנהלי החברה הראשונים מהסוכנות היהודית, קק"ל, חברת "ניר" ההסתדרותית, והמרכז החקלאי.
בעקבות מצוקת משק המים בישראל הוטל בשנת 2009 היטל על צריכת מים – היטל בצורת.
אמצעים לשימוש במים
שמאל|ממוזער|160px|מי שתייה זורמים מתוך ברז
שמאל|ממוזער|200px|ניתן להשקות בעזרת המים צמחייה. בתמונה טפטפת
ממוזער|200px|בקבוקים עם מי שתייה
כחלק מהשפעות האדם על המים נוצר צורך של החברה האנושית להניע מים על מנת לשרת את מטרותיהם:
לשאיבה של מים משתמשים בני האדם בכלים שונים על מנת להעלות מים לפני השטח כדי לעשות בהם שימוש;
להובלת מים משתמשים בכלים שונים כגון צינור, תעלה, אמת מים, מכלית ודלי על מנת לגרום למים לזרום או לעבור מנקודה לנקודה;
לאגירת מים משתמשים באמצעים שונים על מנת לשמור על המים במקום מסוים, ולעשות בהם שימוש מאוחר; למשל: בריכה (מלאכותית), איגום מים (באגמים טבעיים ומלאכותיים), בור מים, החדרה לתת-הקרקע (אקוויפרים) דרך בארות, שימוש בסכרים להחדרת מים לתת-הקרקע ולאיגום, מגדל מים ומכל מים;
לפיזור המים להשקיה ולחלוקתם בין הצמחים, משתמשים בני האדם באמצעים כגון צינור השקיה, ממטרה, תלמים, הצפה, טפטפת;
בניקוז מים על מנת לסלקם ממקומות בהם הם מיותרים ואף גורמים נזקים.
ניתן לאחסן מי שתייה בבקבוק וביציאה לשטח נהוג להשתמש במימייה. מים חמים ניתן לשמור בתרמוס.
מלבד אלו יש לעיתים צורך בשינוי מצב המים בצורות שונות:
חימום בכלים כגון תנור וקומקום משרת מטרות כדוגמת בישול או חליטה של צמחים;
קירור על ידי כלים כגון מקרר משרת מטרות כגון שימוש במי שתייה קרים באזורים חמים;
אידוי והרתחה משרתים מטרות כדוגמת קירור מים או יצירת קיטור;
הקפאת מים עשויה לשרת מטרות כגון שמירתם והובלתם או אגירה של חומר ברמת חום נמוכה;
המסה של חומרים שונים במים עשויה ליצור תערובות שימושיות כגון סבון.
כמו כן, עשוי להיות שימוש במים שאינו עוסק בשינוי ישיר שלהם. לדוגמה, ציפה עשויה להועיל לאדם בתחומים רבים, ובעיקר בתחום התחבורה (ברכבים צפים המכונים כלי שיט ואף באופן ישיר, ללא כלי שיט, כגון שינוע של בולי עץ בנהרות). כמו כן, שיטת צלילה והשקעת עצמים במים (לאו דווקא של בני אדם), חיוניות למטרות שונות כגון מדידת נפח, דיג וכדומה.
מתקני מים
שמאל|ממוזער|230px|פון דו גאר, אמת מים בצרפת
האפשרויות להשיג מים, לאגור אותם ולהוביל אותם ממקום למקום הן שקבעו את מיקומם של יישובים, את אופיים, את אורח החיים בהם ואת התפתחותם הכלכלית והתרבותית. עד התקופה הרומית, לפני כאלפיים שנה, היו מרבית היישובים סמוכים למקורות מים כמו מעיינות ונחלים. אספקת המים של יישובים אחרים הייתה תלויה בבורות ובבריכות אגירה של מי גשמים. הצורך במים הביא לפיתוח של מתקנים שונים להשגתם: מתקנים להעברת מים, מתקני אגירה ומתקנים לניצול מי תהום.
מתקנים להעברת מים
אחד המתקנים הקדומים ביותר להעברת מים ממקום למקום הוא התעלה. התעלה נחצבה בקרקע ודופנותיה חוזקו בעזרת אבנים. תעלות גדולות הגיעו לאורך כמה קילומטרים, לרוחב של כשני מטרים ולעומק של קרוב לשלושה מטרים. המים שנאספו לתעלות היו מי שיטפונות או מים ממקורות קבועים כמו מעיינות ונחלים. זרימת המים בתעלות הייתה בכוח הכבידה.
לעיתים קרובות היו מקורות המים של תושבי הערים המבוצרות מחוץ לחומות. כדי להבטיח אספקת מים לעיר גם בעת מלחמה ומצור נחצבו נקרות – דרכי מעבר תת-קרקעיות אל מקורות המים. אחת הנקרות המפורסמות בישראל היא נקבת השילוח, שסיפקה מים לתושבי ירושלים הקדומה.
עם הגידול באוכלוסיית האדם והתרחבות ההתיישבות עלה הצורך להעביר מים אל יישובים ואל אדמות חקלאיות המרוחקים ממקורות המים. לצורך זה הוקמו אמות מים (אקוודוקטים).
מקור השם מתקופת המשנה, אז היה מקובל לחפור תעלות מים ברוחב ובעומק אמה (יחידת מידה קדומה בת 48 ס"מ, 60 ס"מ לפי דעה אחת), ומכאן שמם. אמות המים היו מורכבות מסדרה של תעלות בנויות, פתוחות או סגורות, המונחות על הקרקע או על גבי גשרים. מקור המים היה בגובה רב יותר מהיעד שלהם, כדי שיזרמו בכוח הכבידה. לעיתים חצתה האמה רכסי הרים בתוך מנהרות חצובות.
מתקנים לאגירת מים
שמאל|ממוזער|270px|אגם מדיסין הקנדי, אגם מים מתוקים באלברטה, קנדה, המהווה מאגר מים טבעי
חלק ממתקני האגירה בתקופות קדומות היו טבעיים, כמו גבים (בריכות הנוצרות בתוך שקעים בקרקע), אגמים ושטחי הצפה עונתיים. מתקני אגירה אחרים היו בנויים, כמו סכרים בריכות ובורות.
הסכר הוא קיר בנוי באפיק נחל, שעוצר את הזרימה של המים. עצירת הזרימה יוצרת מאגר במעלה הנחל. את המים שנאגרו הובילו בדרך כלל בתעלות למקומות שונים על פי הצורך. סכרים שימשו הן לאגירת מי שתייה והן לאגירת מים להשקיה. שיטת ההשקיה הנפוצה בתקופות קדומות הייתה שיטת ההצפה: מהמאגר הובלו המים אל השדה שחולק לחלקות. לאחר שהציפו חלקה אחת עברו עודפי המים לחלקה נוספת, נמוכה יותר, וכך הלאה.
הבריכות נבנו בדרך כלל סמוך למעיין או בתוואי של זרימת מי שיטפונות. החיסרון העיקרי של אגירה בסכרים או בבריכות פתוחות היה התאדות חלק ניכר מכמות המים במאגר. היו גם בריכות תת-קרקעיות דמויות מנהרות, שהמים בהן נשמרו תקופות ארוכות יותר. אפשר למצוא בריכות כאלה לאורך מדרונות של ואדיות בנגב.
בורות מים היו המאגרים התת-קרקעיים הנפוצים ביותר בארץ. חלק מהם משמשים לאגירת מים גם כיום. הבורות נחפרו בקרקע או נחצבו בסלע בעומקים שונים. צורתם הייתה כשל פעמון – רחבים בקרקעית והולכים וצרים כלפי מעלה בכיוון הפתח. המבנה הזה צמצם את התאדות המים והקל על כיסוי הבור, שנועד למנוע את זיהום המים. מי הגשמים נאספו אל הבור באמצעות תעלות פתוחות מן הרחובות וגם מגגות הבתים. אגירת המים בבורות אפשרה הקמת יישובי קבע גם באזורים שאין בהם מעיינות או מקורות מים אחרים הזמינים כל השנה.
מתקנים לניצול מי התהום
החיפוש אחר דרכים לניצול מי תהום נבע מכך שבחלק מהאזורים לא היו מקורות מים עיליים (מעיינות, אגמים, נחלים) שהיו זמינים בכל ימות השנה. מי תהום מצויים גם באזורים מדבריים. המתקנים השונים נועדו להעלותם על פני השטח.
גבים מלאכותיים, המכונים בערבית "תמאיל", נחפרו בעומק לא רב באפיקי נחלים או בקרבת הים, במקומות שבהם מי התהום קרובים לפני הקרקע. מי התהום נקווים אל הגב, אך הם אוזלים במהירות בעקבות השימוש בהם. לאחר זמן מה מתמלא הגב מחדש. את הגבים יש לחדש מדי פעם, מכיוון שהם נסתמים על ידי הסחף המובא עם המים.
בארות הן המתקנים הנפוצים ביותר לניצול מי התהום. אלו הן חפירות אנכיות שהעמיקו עד למפלס מי התהום. קוטר הבארות היה גדול, כדי להקל על מלאכת החפירה ועל ניקוי המים. קירות הבאר היו מחוזקים בדרך כלל באבנים. כמות המים שהופקה מהבאר הייתה תלויה בהצלחת החופרים להגיע לעורק מרכזי של מי תהום.
כדי לנצל את מי התהום שבבארות היה צורך לשאוב אותם. חלק ממתקני השאיבה הופעלו בעזרת אנרגיית שרירי האדם או שריריהם של בעלי חיים. אחד ממתקני השאיבה הפשוטים והקדומים ביותר היה החבל והדלי. מתקני שאיבה משוכללים ויעילים יותר התבססו על גלגלת, בורג (כגון בורג ארכימדס) או מנוף.
זיהום המים
זיהום מים הוא מצב שבו ריכוזם של חומרים מסוימים (שעלולים גם להיות רעילים) במים עולה, והמים אינם ממלאים עוד את תפקידם הקודם.
כך למשל מי נחל, שהיו בית גידול לדגים, סופגים חומרים זרים הגורמים להכחדת הדגה. בישראל נפוצה יחסית בעיית זיהום המים בגלל חוסר אכפתיות וחוסר מודעות. ידועים בזיהומם נחל הירקון ונחל הקישון. באסון המכביה התמוטט גשר שעבר מעל נחל הירקון, ואנשים שהיו עליו, ואשר באו במגע עם מימי הנחל, חלו ומתו. צוללים צבאיים שצללו בנחל הקישון חלו בסרטן, ומשרד הביטחון הכיר בתביעתם לפיצויים מן המדינה.
קיים זיהום טבעי של מים, כתוצאה מהצטברות סחף, הפרשות בעלי חיים, אבק, חול, פיח ועוד, אך האחראי העיקרי לזיהום המים הוא האדם, אשר פעולות שונות שהוא מקיים עשויות לזהם את מקורות המים הקיימים.
המים בתרבויות ודתות
שמאל|ממוזער|250px|מאמינות הינדיות מתיזות על עצמן מים כחלק מטקס היטהרות
250px|ממוזער|שמאל|תיאור כימי של המים בכתב העת "המגיד" משנת 1856, בכתבה מתואר לקורא על "המצאה נפלאה ורב התועלת", המאפשרת ליצור תגובה כימית שתפריד את "קיטור יסוד המים" (המימן) מ"יסוד אוויר המחמיץ" (החמצן), המצאה שתאפשר "לכל בעל-בית להשיק (להסיק) ולהאיר את ביתו במשך מעת-לעת (יממה) מבלי הוציא רב-כסף..."()
כבר בימי קדם ידע האדם שהמים נחוצים לחיים, שבלעדיהם אין חיים, ושעולמנו מיוחד בכך שיש בו מים נוזלים. כך ביהדות וכך גם אצל עמים אחרים ודתות אחרות.
בסיפור בריאת העולם במקרא, ביום הראשון לבריאה, כשנבראו שמים וארץ, המים כבר היו קיימים. שנאמר: "ורוח אלוהים מרחפת על פני המים". ביום השני הופרדו השמים והארץ על המים שבהם זה מזה, וביום השלישי נקוו המים שעל הארץ, להבדיל בין ים ליבשה.
תיאורים דומים, של שליטת כוח עליון על המים ושל "ארגון" והכוונה של המים, נמצאים גם במסורות עתיקות של עמים אחרים, כמו האכדים במזרח והאינדיאנים במערב.
כולם הכירו בחשיבות המים ובכוחם הרב, כוח שיכול לפעול לשני כיוונים מנוגדים: האחד – כיוון של יצירה והענקת חיים בדרך של צמיחה ושגשוג, והשני – כיוון של הרס וחורבן על ידי שיטפונות וגשמי זעף. בעולם העתיק היו קיימות אמונות שונות לגבי מי התהום, שגם יכלו לגרום לפי אמונות אלו, לצמיחה ותנובה חקלאית וגם יכלו לגרום לשיטפונות ואסונות.
ביהדות, מים הם מקור ברכה ונותנים חיים לאדם ולכל אשר לו, כאשר האדם נוהג כראוי. האל גומל להולכים בדרך הטובה – "והורדתי הגשם בעתו, גשמי ברכה יהיו". במיתולוגיה ההודית והבבלית יש אלים הממונים על המים ומעניקים אותם לאדם.
לעומת זאת, יש שהמים משמשים כעונש. סיפורי מבול מופיעים אצל עמים רבים, ביניהם הארמים, היהודים, היוונים וההודים. המבול הוא תיאור של מים עצומים הגורמים הרס וכיליון, ומקורו באמונה שהאדם נענש על חטאיו בידי כוח עליון. לא פלא אפוא שקיימת ביהדות וגם במסורות אחרות, למשל אצל שבטים אפריקאיים, "תפילת הגשם": בקשה מכוח עליון לכוון את המים לתועלת ולא לנזק.
נוסף להכרה בחשיבות המים לחיים בכלל, נפוצה האמונה בכוחם המטהר. כשם שרחיצת הגוף במים מנקה אותו מלכלוך פיזי, כך מטהרים המים גם את הנפש מטומאה ומחטא.
ביהדות מקובלים מנהגים רבים הקשורים בטיהור על ידי מים: נטילת ידיים, טבילה במקווה לשם טהרה ואף כחלק מהגיור, כטקס כניסה ליהדות, הדחת הבשר, הגעלת כלים, הזאת מים מיוחדים על אנשים וכלים הטמאים בטומאת מת ומנהג התשליך בראש השנה. השיא של חגיגות המים היהודיות קשור למצוות ניסוך המים בשמחת בית השואבה שהתקיים בחג הסוכות בבית המקדש. בנצרות ובדתות אחרות קיימת הטבלה של תינוקות והתזת מים מקודשים. ישנם מקורות מים מקודשים במיוחד שמצווה לטבול בהם, כמו נהר הירדן אצל הנוצרים ונהר הגנגס אצל ההינדואים.
עוד אמונות הקשורות במים: על פי התלמוד בכוח המים להחזיר לקדמותו דבר שנוצר על ידי כישוף, כך לדוגמה בול עץ שנהפך בכישוף לחמור, חזר להיות בול עץ כשנגע במים. אמונות נוספות הם כי למים יש סגולה להבחין בין אדם אשם לחף מפשע, והם גם מסייעים לחזות את העתיד. משום כך, אצל עמים רבים במזרח ובמערב, שימשו המים למשפט, לניבוי ולכשפים. כך בקביעת גזר דין אצל הבבלים בעת העתיקה, כך ביהדות במי סוטה, כך אצל היוונים בניחוש של האורקל, וכך במשפטי המכשפות באירופה בימי הביניים. השיטות היו שונות: השקעת החשוד בתוך מים, הטלת אבנים למים, שתיית מים והתזת מים.
האמונות והמנהגים הרבים סביב המים נפוצים בעולם כולו, הן בארצות שבהן יש מחסור במים והתושבים יודעים מניסיונם כי בלי מים אין חיים, והן בארצות שבהן יש מים בשפע רב מדי והאדם מתקשה לעמוד בפני כוח ההרס החזק שלהם. המים בכדור הארץ מתפלגים ל-97% מים מלוחים באוקיינוסים וימים, ורק 3% של מים מתוקים באגמים, נהרות וקרחונים.
ראו גם
מים וסביבה:
מקווה מים
משאבי מים בישראל
זיהום מים
השקיה
אלמנט מים
סוגי מים:
מי ים – מים מליחים – מים מתוקים – מים שפירים – התפלת מים
מים כבדים, מים קלים
מים קשים – ריכוך מים – מים מזוקקים
מים מינרליים
מים במדע:
האנומליה של המים
אפקט מפמבה
דו-מימן חד-חמצני (הומור)
מים יבשים
לקריאה נוספת
לאה מזור, "ריחוף על פני המים והבדלות בין מים למים: מחשבות על המים והבריאה", מגוון דעות והשקפות בתרבות ישראל יג (תשס"ד 2003), עמ' 9–29
ברברה קינגסולבר, מקור החיים, נשיונל ג'יאוגרפיק ישראל, גיליון 143, אפריל 2010 (המאמר המקורי באנגלית)
קישורים חיצוניים
המים – תכונות, שימושים ומחקר, באתר אנציקלופדיה ynet
הסכנות שבהימצאות ניקל במים, באתר ארגון הבריאות העולמי
Where Did Earth's Water Come From? – סרטון הסבר על מקור המים בכדור הארץ
הערות שוליים
*
קטגוריה:תרכובות אי-אורגניות
קטגוריה:תחמוצות
קטגוריה:ממסים פרוטיים
קטגוריה:מימן: תרכובות
| 2024-10-17T11:43:19
|
הליום
|
הליום (Helium) הוא יסוד כימי שסמלו הכימי He ומספרו האטומי 2. מצוי בטבע בצורת גז חד-אטומי, בשל היותו גז אציל. זהו גז חסר צבע ונטול ריח. נקודת רתיחתו היא הנמוכה ביותר, והוא מתמצק רק תחת לחץ רב. ההליום הוא היסוד השני הנפוץ ביותר ביקום, אחרי המימן. בשל משקלו הסגולי הנמוך מזה של האוויר, הליום משמש למילוי בלונים וספינות אוויר.
מידע כללי
ימין|ממוזער|150px|הליום על-נוזלי מטפס לתוך מבחנה
ההליום הוא גז אציל חסר צבע וריח ובעל קיבול חום סגולי גבוה מאוד. הוא אינו מסוכן לאדם, והכי פחות פעיל מכל היסודות. בתנאי החדר, הוא מתנהג בדומה לגז אידיאלי. בתנאי לחץ וטמפרטורה רגילים הליום קיים רק כמולקולה חד־אטומית במצב צבירה גזי. בתנאים קיצוניים ביותר הליום מסוגל ליצור תרכובות בלתי־יציבות עם טונגסטן, יוד, פלואור, גופרית וזרחן כשמופגז באלקטרונים. בצורה זו יוצרו התרכובות HeNe, HeF2, WHe2 והיונים He2+, HeH+ וHeD+ (כאשר D הוא דאוטריום).
להליום נקודות הקיפאון והרתיחה הנמוכות ביותר, והוא החומר היחיד שאינו מתמצק כלל בלחץ אטמוספירי, גם לא בטמפרטורת האפס המוחלט. הליום מוצק, המתקבל רק בלחצים גבוהים מאוד, הוא חסר צבע, כמעט בלתי נראה ודחוס מאוד.
הליום הוא מהגזים המעטים בעלי מקדם ג'ול-תומסון שלילי בתנאי לחץ וטמפרטורה סטנדרטיים. פירוש הדבר שכאשר מניחים לו להתפשט מלחץ גבוה ללחץ נמוך, הגז מתחמם. רק מתחת לטמפרטורת האינוורסיה שלו – כ-32 עד 50 קלווין בלחץ אטמוספירי – הוא מתקרר בשעת ההתפשטות. כאשר מקררים את ההליום לטמפרטורה שמתחת ל-K 2.175 הופך ההליום לנוזל-על (superfluid) ומשנה את תכונותיו, הוא נע ללא חיכוך, צמיגותו נעלמת לחלוטין, ומוליכות החום שלו גבוהה, היכולת לזרום במדרון עולה וחדירות דרך פתחים זעירים (מצב זה נקרא גם Helium II).
שמאל|ממוזער|250px|הדמיה של אטום הליום וסדרי הגודל. הכתם האפור הוא ענן ההסתברות להימצאות האלקטרונים, ובמרכז בסגול גרעין האטום. רוב הנפח שאנו חשים הוא למעשה ריק.
שימושים
שמאל|ממוזער|250px|ספינת אוויר שמולאה בהליום
ספינות אוויר ובלונים מנופחים עם הליום, כיוון שהוא קל מהאוויר (מטר מעוקב של הליום יכול להרים 1 קילוגרם). הליום מועדף על מימן בספינות אוויר למרות שהוא יותר יקר ופחות יעיל (92.64% מכוחו של המימן) מכיוון שהוא אינו דליק.
תערובת הליום, חמצן וחנקן (או תערובת מימן, הליום וחמצן בעומק נמוך יותר מ-45 מטר) משמשת בצלילה למילוי בלוני אוויר. תערובת זו יכולה למנוע סכנות בצלילה.
להליום יישומים בקירור כורים גרעיניים.
בגידול גבישי צורן וגרמניום משתמשים בהליום כגז מגן.
להליום שימוש בהפקת טיטניום וזירקוניום.
על מנת להגן על מסמכים היסטוריים חשובים מאחסנים אותם באטמוספירת הליום.
להליום תפקיד כ"נשא" בכרומטוגרף גזים (מכשיר שמפריד תערובות).
להליום יישומים בקריוגניקה כגון לקרר מגנטים מוליכות-על במכשירי MRI.
פיזיקאים משתמשים בחלקיקי אלפא (שהם גרעיני הליום) במחקרי תהליכים גרעיניים.
בלוני גומי לצורכי בידור (כגון ימי הולדת ומסיבות) לעיתים ממולאים בהליום במקום באוויר על מנת לגרום להם להתרומם.
איזוטופים של הליום
סמל (p)Z (n)N מסה איזוטופית (u) זמן מחצית חיים ספין גרעיני שכיחות האיזוטופ(כשבר מולרי מהיסוד) טווח השינוי הטבעי(כשבר מולרי מהיסוד) התרגשות אנרגטית הערות 3He2 1 3.0160293191(26) יציב 1/2+ 0.00000134(3) 4.6×10-10-0.000041 4He 2 4.00260325415(6) יציב 0+ 0.99999866(3) 0.999959-1 5He 3 5.01222(5) [MeV (2)0.60] E-24 s(30)700 3/2- מאוד לא יציב, דועך ל-4He. 6He 4 6.0188891(8) ms (15)806.7 0+ מיוצר מ-7He או מ-11Li, מתפרק ל-6Li באמצעות קרינת בטא (בטא-מינוס). 7He 5 7.028021(18) [KeV (28)159] E-21 s(5)2.9 (3/2)- מאוד לא יציב, דועך ל-6He. 8He 6 8.033922(7) ms (15)119.0 0+ מיוצר מ-9He, מתפרק ל-7Li באמצעות קרינת בטא ולאחר מכן פולט נייטרון מושהה. 9He 7 9.04395(3) [KeV (60)100] E-21 s(4)7 1/2(-#) מאוד לא יציב, דועך ל-8He. 10He 8 10.05240(8) [MeV (11)0.17]E-21 s(18)2.7 0+ מאוד לא יציב, דועך ל-9He.
היסטוריה
הראיות הראשונות לקיומו של ההליום הוא קו צהוב באורך גל של 587.49 ננומטר, אשר זוהה בספקטרום הכרומוספירה של השמש בזמן ליקוי החמה המלא שהתרחש ב-18 באוגוסט 1868 מעל הודו. האסטרונום הצרפתי, פייר ז'נסן, אשר גילה את הקו הזה, שייך אותו, בטעות, לספקטרום הנתרן. ב-20 באוקטובר של אותה שנה גילה האסטרונום האנגלי, נורמן לוקייר (Norman Lockyer), את אותו קו צהוב בספקטרום השמש, וקרא לו קו D3, בשל קרבתו לקווים D1 וקו D2 של היסוד נתרן. לוקייר חשב שקו זה נובע מקיומו של יסוד הקיים בשמש, אך לא בכדור-הארץ, אותו כינו הוא והכימאי האנגלי אדוארד פרנקלנד בשמה היווני של השמש, ἥλιος ('הליוס').
ב-26 במרץ 1895, בודד הכימאי האנגלי ויליאם רמזי הליום על כדור הארץ על ידי ריאקציה בין המינרל הרדיואקטיבי קלוויט עם חומצות. רמזי חיפש אחר היסוד ארגון, אך לאחר שהפריד את החנקן והחמצן מהגז על ידי חומצה גופרתית הוא שם לב לקו צהוב שהתאים לקו ה־D3 שבספקטרום של השמש. בזכות גילוי זה, החלו הכימאים פר תאודור קלאב ואברהם לנגלאט באופסלה, שוודיה לבודד הליום מקלוויט. הם הצליחו לבודד כמות מספיקה כדי לקבוע את מסתו האטומית של ההליום.
ב־1907, גילו ארנסט רתרפורד ותומאס רויידס שחלקיקי אלפא הם גרעיני הליום. ב־1908, הצליח הפיזיקאי הגרמני הייק קאמרלניג אונס להפוך הליום גזי להליום נוזלי על ידי קירורו למעלת קלווין אחת בערך. הוא ניסה גם להעביר אותו למצב צבירה מוצק, אך כשל בנסיונותיו היות שלהליום אין נקודה משולשת – נקודה בה החומר נמצא במצבים מוצק, נוזל וגז בו זמנית. הניסיון הראשון בו הצליחו להפוך הליום למוצק היה בשנת 1926 על ידי הסטודנט ויליאם הנדריק קיסום על ידי הגברת לחץ על הליום ל-25 אטמוספירות.
בשנת 1938, גילה הפיזיקאי הרוסי פיוטר קפיצה של-4He אין כמעט צמיגות בנקודה הקרובה לאפס המוחלט, תופעה הקרויה כיום "נוזל-על". בשנת 1972 אותה התופעה התגלתה גם ב-3He.
צורה בטבע
שמאל|ממוזער|250px|ספקטרום הפליטה של הליום, בתמונה שצולמה בטכניון.
הליום הוא היסוד השני הנפוץ ביותר ביקום, אחרי מימן, והוא מהווה 23% ממסת כל החומר ביקום (לא כולל חומר אפל ואנרגיה אפלה). הליום מרוכז בעיקר בכוכבים (במיוחד בכוכבים חמים), בהם הוא נוצר בתהליך היתוך גרעיני של אטומי מימן, כחלק ממחזור הפרוטון־פרוטון בתהליכים תרמו־גרעיניים.
על פי תיאורית המפץ הגדול, רוב ההליום ביקום נוצר בשלוש הדקות הראשונות של המפץ הגדול.
באטמוספירת כדור הארץ נמצא הליום בריכוז זעום (5.2 חלקיקים למיליון), בעיקר משום שהוא "נמלט" מהאטמוספירה. הליום הוא היסוד ה־71 מבחינת שכיחותו בקרום כדור הארץ.
מקור ההליום בכדור הארץ הוא בדעיכה רדיואקטיבית של יסודות כמו אורניום ותוריום, בה נפלטים מהגרעין חלקיקי אלפא, המורכבים משני פרוטונים ושני נייטרונים (שהם למעשה He2+). חישובים העלו שקרום כדור הארץ מייצר 30 טון הליום כל שנה.
אמצעי זהירות
הליום טבעי בתנאי החדר הוא לא רעיל ואין לו תפקיד ביולוגי בגוף האדם. הוא נמצא בכמויות זעירות בדם.
כאשר אדם שואף לריאותיו הליום מתוך מיכל, צליל קולו נעשה גבוה, זמנית. זאת מכיוון שמהירות הקול בהליום גבוהה יותר ממהירותו באוויר אטמוספירי, ולכן אורך הגל הנקלט, קצר יותר.
רפלקס הנשימה של האדם אינו מגורה מירידת כמות החמצן בדם אלא מנוכחות כמות מסוימת של פחמן דו-חמצני, לכן בשאיפת הליום, שאינו פעיל כימית ולכן אינו רעיל, במקום חמצן, הגוף אינו מבחין בהיעדר החמצן, בגלל הפינוי המתמיד של פחמן דו-חמצני, לאחר מספר דקות התאים ירעבו ובמהרה ימותו בהיעדר החמצן הדרוש בתהליך הנשימה התאית או היפוקסיה, וכל זאת מבלי שהגוף יבחין במצוקה, כלומר בהיעדר תחושת מחנק.
קישורים חיצוניים
עדנה לבל, הליום, באתר מכון ויצמן למדע
Why does helium make you sound funny? at Smart Learning for All, January 2018
הערות שוליים
*
קטגוריה:גזים אצילים
קטגוריה:נוזל קירור
| 2024-09-17T05:41:23
|
ויליאם רמזי
|
סר ויליאם רמזי (באנגלית: William Ramsay; 2 באוקטובר 1852 – 23 ביולי 1916) היה כימאי בריטי. מוכר בעיקר עבור עבודתו בבידוד גזים מהאטמוספירה. חתן פרס נובל לכימיה לשנת 1904, "על גילוי היסודות הגזיים האינרטיים באוויר".
חייו
רמזי נולד בגלאזגו שבסקוטלנד. הוא למד באוניברסיטת גלאזגו. הוא היה פרופסור לכימיה באוניברסיטת בריסטול מ-1880 עד 1887 ובאוניברסיטת לונדון מ-1887 עד 1913.
בשנת 1895 היה הראשון לבודד את הגז הליום. הוא גילה גם את הגזים ארגון (יחד עם ג'ון ויליאם סטראט ריילי), ניאון קריפטון קסנון ורדון. היה נשיא האגודה הכימית בשנים 1907–1909.
קישורים חיצוניים
קטגוריה:זוכי פרס נובל לכימיה
קטגוריה:מגלי יסודות כימיים
קטגוריה:כימאים בריטים
קטגוריה:מדענים סקוטים
קטגוריה:מסדר האמבט: אבירים וגבירות מפקדים
קטגוריה:זוכי פרס נובל בריטים
קטגוריה:זוכי מדליית דייווי
קטגוריה:זוכי מדליית אליוט קרסון
קטגוריה:בוגרי אוניברסיטת גלאזגו
קטגוריה:בוגרי אוניברסיטת טיבינגן
קטגוריה:סגל אוניברסיטת בריסטול
קטגוריה:סגל אוניברסיטת גלאזגו
קטגוריה:בריטים שנולדו ב-1852
קטגוריה:בריטים שנפטרו ב-1916
קטגוריה:מונצחים בשלט כחול של ארגון המורשת האנגלית
| 2024-06-14T20:11:43
|
כימאי
|
ממוזער|240 פיקסלים|כימאית בעבודתה
ממוזער|240 פיקסלים|מעבדה למחקר ביוכימי. המעבדה היא סביבת העבודה העיקרית של הכימאי.
כימאי הוא אדם העוסק בכימיה. כימאי הוא מדען שחוקר את הרכב החומר, מבנהו, תכונותיו והשינויים החלים בו במהלך אינטראקציה עם חומר אחר או עם אנרגיה. כימאים פועלים לשיפור איכותם של מוצרים קיימים או לתכנון ופיתוח של תגובות כימיות שמטרתן לייצר חומרים חדשים בשיטות יעילות וחסכוניות. לא ניתן כמעט לחשוב על תעשייה שאינה נהנית מפירות המחקר המדעי שבוצע על ידי הכימאים.
השם נגזר ממונח ישן יותר – אלכימאי, שעסק באלכימיה.
תפותי שנחשבת לכימאית הראשונה מוזכרת בחרס מהמאה ה-12 לפנה"ס.
הכשרה
ממוזער|240 פיקסלים|כימאית מבצעת הרכבה של תא דלק מימני.
ממוזער|240 פיקסלים|כלי זכוכית המשמשים במעבדה הכימית
הכשרה למקצוע כימאי ניתנת בשלושה מסלולים:
באוניברסיטאות, במסגרת המחלקה לכימיה, בהתמחויות שונות (כימיה אורגנית, כימיה פיזיקלית וכדומה). בישראל מתקיימים לימודי כימיה בטכניון ובכל האוניברסיטאות, מלבד אוניברסיטת חיפה. הלימודים בישראל, לתואר בוגר בכימיה (B.A) נמשכים כשלוש שנים.
בבתי ספר להנדסה, במסגרת המחלקה להנדסה כימית.
בבתי ספר להנדסאים, לתואר הנדסאי כימיה.
העסקה
ממוזער|240 פיקסלים|פרופ' עדה יונת, ביוכימאית ישראלית. זוכת פרס נובל לכימיה לשנת 2009.
כימאים עשויים להשתלב בתחומי המחקר והפיתוח ובתחומי האנליזה ובקרת האיכות בתעשיות הכימיות השונות ובגופי מחקר כגון אוניברסיטאות או מכונים מדעיים. מקומות התעסוקה העיקריים בתחום התעשייתי עבור כימאים הן:
מפעלי מזון
מפעלים לייצור מוצרי עץ ונייר
תעשיית הפטרוכימיה והדלקים
תעשיית הפלסטיקה והפולימרים
תעשיית התרופות והפרמצבטיקה
מפעלים לייצור ופיתוח חימוש, חומרי לחימה כימיים וחומרי נפץ
מפעלים לייצור דשנים וחומרי הדברה
מפעלים לייצור דטרגנטים, מוצרי היגיינה ובשמים
מפעלים לייצור פיגמנטים וחומרי צבע
מפעלים לייצור גזים תעשייתיים
מפעלים לייצור סוללות חשמליות והתקנים אלקטרוכימיים אחרים
תעשיית המטלורגיה
תעשיית המיקרואלקטרוניקה והמוליכים למחצה
מתקני התפלה, ומתקנים לטיהור שפכים
מתקני גרעין ואנרגיה
מתקנים לטיפול בפסולות ובחומרים מסוכנים
כימאים עשויים להשתלב גם בתעשיית הביוטכנולוגיה, ובמוסדות מחקר רפואיים וכן בתחומי עיסוק הקשורים לזיהוי פלילי, ארכאולוגיה וגאולוגיה.
אותות הוקרה
אות ההוקרה החשוב ביותר על הישגים בתחום הכימיה הוא פרס נובל לכימיה, המוענק לכימאים ולעוסקים בתחומים קרובים, כגון ביוכימיה.
שני לו בחשיבות עבור כימאים, הוא פרס וולף, המוענק בישראל.
אגודה מקצועית
החברה הישראלית לכימיה (ICS) היא האגודה המקצועית לכימיה בישראל.
ראו גם
כימאי מורשה
תעשייה כימית בישראל
קישורים חיצוניים
*
קטגוריה:מקצועות המדע והטכנולוגיה
| 2024-06-21T16:18:21
|
נילס בוהר
|
נילס הנריק דויד בוהר (בדנית: Niels Henrik David Bohr, הגייה דנית: , בעברית נהגה "בּוֹר"; 7 באוקטובר 1885 – 18 בנובמבר 1962) היה פיזיקאי יהודי-דני, חתן פרס נובל לפיזיקה (1922), ואחד הפיזיקאים המשפיעים ביותר במאה ה-20. תרם רבות להבנת מבנה האטום והיה מאבות מכניקת הקוונטים. בוהר היה גם כדורגלן מצטיין.
קורות חיים
ממוזער|שמאל|כנס סולווה בבריסל, אוקטובר 1927. נילס בוהר יושב מצד מימין בשורה האמצעית, ליד מקס בורן
ממוזער|שמאל|נילס בוהר עם איינשטיין, 1925
ממוזער|שמאל|נילס בוהר עת ביקר במכון ויצמן למדע בשנת 1958
ממוזער|שמאל|מכון נילס בוהר, 2005, אוניברסיטת קופנהגן
בוהר נולד בקופנהגן שבדנמרק, השני משלושת ילדיהם של כריסטיאן בוהר (1858–1911), פיזיולוג בעל שם עולמי, והלן אדלר (1860–1930), בתם של דוד ברוך אדלר (1826–1878), בנקאי יהודי דני אמיד ובעל השפעה וחבר פרלמנט ליברלי, וג'ני רפאל (1830–1902), בת למשפחת בנקאים יהודית-בריטית ממוצא ספרדי. בוהר הוטבל וגדל כנוצרי לותרני, כמו אביו.
בוהר הצעיר עסק לא רק בפיזיקה אלא גם בכדורגל, והוא ואחיו הארלד, הצעיר ממנו בשנה וחצי, היו כדורגלנים מצטיינים, ושיחקו בקבוצת Akademisk Boldklub, אחת הקבוצות הטובות בדנמרק של תחילת המאה ה-20, נילס בתפקיד השוער
בוהר למד פיזיקה באוניברסיטת קופנהגן, וב־1911 קיבל תואר דוקטור. באותה שנה עבר לאוניברסיטת קיימברידג' לעבוד עם ג'יי ג'יי תומסון, אבל לא הסתדר עמו ועבר תוך זמן קצר לאוניברסיטת מנצ'סטר לעבוד עם ארנסט רתרפורד, שחקר את מבנה האטום.
ב-1916 חזר בוהר לקופנהגן והתמנה לפרופסור לפיזיקה באוניברסיטה שם. הוא המשיך בפיתוח מכניקת הקוונטים, ועמד בראש אסכולת קופנהגן שדגלה בפירוש הסתברותי למכניקת הקוונטים. על תרומותו להבנת מבנה האטום ומכניקת הקוונטים הוא זכה בפרס נובל לפיזיקה ב-1922.
בראשית שנות ה-40 ניסה בוהר להמשיך בעבודתו חרף הכיבוש הנאצי. משום שאמו הייתה יהודיה, הוברח בוהר לשוודיה ב-29 בספטמבר 1943 (ערב ראש השנה) במסגרת הצלת יהודי דנמרק. פרדריק לינדמן הזמין את בוהר לבריטניה, וב-6 באוקטובר נחת בוהר בסקוטלנד, והצטרף למאמץ הבריטי לפיתוח נשק גרעיני. ב-9 בדצמבר הגיע לארצות הברית, והצטרף לצוות במעבדות לוס-אלאמוס שעבד על פיתוח פצצת אטום במסגרת פרויקט מנהטן. ב-26 באוגוסט 1944 נפגש בוהר עם נשיא ארצות הברית, פרנקלין דלאנו רוזוולט, והציע לו לחלוק את סודות הנשק הגרעיני עם ברית המועצות, שלחמה אף היא נגד גרמניה הנאצית, אך עמדתו לא התקבלה.
ב-25 באוגוסט 1945, עם תום מלחמת העולם השנייה, חזר בוהר לקופנהגן, ונבחר מחדש לנשיא האקדמיה הדנית לאמנויות ולמדעים. באוקטובר 1947 העניק לו פרדריק התשיעי, מלך דנמרק, את אות מסדר הפיל. בשנת 1952, עם ההחלטה על הקמת CERN, הציע בוהר שמכון המחקר החדש יוקם בקופנהגן, אך לבסוף השתכנע לתמוך במיקום שנבחר בסופו של דבר, ז'נבה. קבוצת התאוריה של CERN שכנה בקופנהגן עד הקמת מתקני הקבע שלה בז'נבה בשנת 1957.
בוהר מת ב-18 בנובמבר 1962 בקופנהגן. בנו של בוהר, אגה בוהר, הלך בדרכי אביו והיה גם הוא פיזיקאי נודע. גם הוא התמנה למנהל המכון לפיזיקה עיונית, וגם הוא זכה בפרס נובל לפיזיקה ב-1975. בכך הפכה משפחת בוהר לאחת המעטות שבהן הורה ובנו או בתו זכו בפרס נובל (כמו מארי קירי ובתה אירן ז'וליו-קירי שזכו בפרסי נובל לכימיה, וכן ג'יי ג'יי תומסון ובנו ג'ורג' פג'ט תומסון שזכו בפרסי נובל לפיזיקה, וויליאם הנרי בראג ובנו ויליאם לורנס בראג שזכו על עבודתם המשותפת בפרס נובל לפיזיקה ב-1915, בהיות הבן בן 25 בלבד).
נילס בוהר היה ידיד למדינת ישראל, ביקר בה פעמים אחדות והיה בקשר עם מדעני הטכניון ומכון ויצמן למדע, שהעניקו לו תואר כבוד.
עבודתו המדעית
עבודת הדוקטורט שלו באוניברסיטת קופנהגן ב־1911 עסקה באלקטרונים שבמתכות.
בהיותו באוניברסיטת מנצ'סטר, המשיך בוהר לפתח את התאוריה של רתרפורד על האטום הגרעיני, לפיה האטום בנוי מגרעין חיובי אשר מוקף באלקטרונים הנעים סביבו. בעיה חמורה במודל זה הייתה שכמו כל גוף טעון מואץ, האלקטרונים המסתובבים היו אמורים לפלוט אנרגיה, ומסלוליהם היו אמורים להיות ספירלות המתכנסות פנימה, אל תוך הגרעין. המודל גם לא נתן הסבר לספקטרום האנרגיה של אטום המימן. על מנת לפתור בעיות אלה, הציע בוהר ב-1913 תאוריה קוונטית, בדומה לפלאנק ולאיינשטיין לפניו. הוא הניח שהאלקטרונים יכולים לנוע רק במסלולים שבהם התנע הזוויתי שלהם יהיה כפולה שלמה של יחידה יסודית - , קבוע פלאנק מחולק ב-2π. הנחה זו הספיקה כדי שהמודל ייתן את ספקטרום האנרגיה המצופה. לפי המודל, הדרך היחידה של אלקטרון לאבד או לקבל אנרגיה היא לעבור ממסלול למסלול. ב־1922 הוענק לו פרס נובל לפיזיקה על עבודתו זו (בשנת 1975 זכה גם בנו, אגה בוהר, בפרס נובל בפיזיקה).
כמי שעמד בראש אסכולת קופנהגן שדגלה בפירוש הסתברותי למכניקת הקוונטים, היה בוהר בר פלוגתא חריף של ידידו הקרוב אלברט איינשטיין, שטען באופן ציורי ש"אלוהים אינו משחק בקוביה". בוהר השיב לו: "תפסיק לומר לאלוהים מה לעשות עם הקוביות שלו". הפרשנות של אסכולת קופנהגן תרמה לתורת הקוונטים את מושג הקומפלמנטריות שטבע בוהר, ועל פיו תכונות של עצם קוונטי שאיננו יכולים לקבוע במדויק בו-זמנית (כמו מהירות ומיקום של אלקטרון, או האם פוטון הוא גל או חלקיק), מתקיימות בו בעצם בו-זמנית כתכונות משלימות. כאשר נשאל בוהר האם אין בהגדרה זו כדי לערער על מהותו של המדע כחתירה לידיעה ודאית, הוא ענה (באופן מבודח מעט אך ייצג את דעתו של בוהר על מהות החקירה המדעית), "אמת וודאות גם הם מושגים משלימים".
יחסו לפרויקט הגרעין
בשנת 1941, בעת הכיבוש הנאצי של דנמרק, ביקר אצל בוהר תלמידו לשעבר, ורנר הייזנברג, שעמד באותה עת בראש התוכנית הגרמנית לפיתוח נשק גרעיני, ובוהר שמע ממנו על התוכניות הגרמניות בתחום זה (המחזה "קופנהגן", שהוצג גם בישראל, עוסק בשאלה מה היה יכול לקרות במפגש דרמטי זה). לאחר שהסתיימה המלחמה נפוצה הטענה שהייזנברג חיבל במכוון בתוכנית האטום של גרמניה. במכתב לרוברט יונק, מחבר הספר על הפצצה האטומית "שבעתיים כאור החמה" ("Brighter Than a Thousand Suns"), טען הייזנברג כי ניסה לסכם עם בוהר שהמדענים משני הצדדים יפעלו יחדיו על מנת לסכל פיתוח פצצה. בוהר, שזכר היטב כמה נלהב היה הייזנברג מהאפשרות שארצו תפתח פצצה אטומית, כתב לו מכתבים שבהם תהה על טענות אלו, אך מעולם לא שלח אותם. בעקבות המחזה "קופנהגן" החליטה משפחת בוהר להקדים את פרסום המכתבים מעזבונו של בוהר, והם פורסמו במרשתת לפני מספר שנים. בדומה לאיינשטיין ראה גם בוהר סכנה בפצצת האטום, וגם הוא כתב לנשיא רוזוולט ולראש ממשלת בריטניה, וינסטון צ'רצ'יל, והביע את דאגתו בעניין זה.
לאחר המלחמה חזר לקופנהגן ונאבק כדי להביא לפיקוח ולפירוק הנשק הגרעיני בעולם ולרתימתו למטרות שלום. הוא לא נטש מאבק זה עד יומו האחרון. זכה בפרס מטעם קרן פורד עבור "הכוח הגרעיני למטרות שלום", וכן נבחר לנשיאות הוועדה המלכותית הדנית לכוח גרעיני.
מדליות הנצחה והוקרה
בוהר זכה לאותות הוקרה רבים. על שמו קרויים מכון נילס בוהר בקופנהגן וב-1997 נקרא על שמו היסוד טרנס-אורני מס' 107 - בוהריום. כמו כן, קרויים שניים מקבועי היסוד של הטבע על שמו: המגנטון של בוהר, שהוא היחס בין מטען האלקטרון והמסה שלו, ורדיוס בוהר, שהוא הרדיוס של מסלול האלקטרון באטום מימן כשהוא שרוי במצב האנרגיה הנמוך ביותר שלו. בנוסף, על שמו קרויים מגוון תהליכים בפיזיקה וכימיה, אובייקטים ונושאים אחרים. כמחווה להנצחת הישגיו המדעיים, מוענקים על ידי ארגונים ומוסדות שונים בעולם מדליות הנושאות את שמו:
מדליית הזהב הבינלאומית ע"ש נילס בוהר (1955)
מדליית הזהב הבין-לאומית ע"ש נילס בוהר היא פרס הנדסה בין-לאומי, שמוענק החל משנת 1955 על "עבודה מצטיינת של מהנדס או פיזיקאי לצורך הפקת תועלת מאנרגיה אטומית". המדליה נוסדה, מנוהלת ומוענקת על ידי איגוד המהנדסים הדני (Danish Society of Engineersm, בדנית: Ingeniørforeningen i Danmark, ר"ת: IDA) בשיתוף מכון נילס בוהר והאקדמיה המלכותית הדנית למדעים ואמנויות (Royal Danish Academy of Sciences and Letters) וקרן קרלסברג שתרמה 100,000 אירו שמגיעים עם מדליית זהב. עיצוב המדליה, מלפנים - דימוי פרופיל נילס בוהר וסביבו הכיתוב נילס בוהר 1885 – 1985, מאחור - דימוי האטום עם כיתוב לטיני סביבו “contraire sunt complementa” שפרושו "ניגודים משלימים". המדליה מוענקת על ידי מרגרטה השנייה, מלכת דנמרק והנריק, נסיך דנמרק באירוע מיוחד באקדמיה לקרלסברג (Carlsberg Academy) בקופנהגן. המדליה הוענקה 10 פעמים בין 1955 ל־1982 ושוב בשנת 2013. המקבל הראשון היה נילס בוהר עצמו שקיבל את המדליה בקשר ליום הולדתו ה-70. נכון לשנת 2019, זוכי המדליה הם:
מדליית אונסק"ו ע"ש נילס בוהר
מדליית אונסק"ו ע"ש נילס בוהר הוטבעה לראשונה בשנת 1985 לציון 100 שנה להולדתו של הפיזיקאי הגרעיני הדני נילס בוהר. מדליית אונסק"ו מוענקת ליחידים או ארגונים כאות הכרה באלה שתרמו תרומה יוצאת מן הכלל לפיזיקה באמצעות מחקר שיש לו או יכול להשפיע באופן משמעותי על העולם. המדליה מזהב ועיצוב המדליה; מלפנים – דימוי נילס בוהר מופיע בפרופיל 6 פעמים וכיתוב UNESCO 1985, 1962 NILES BOHR 1885 מאחור - דימוי האטום שצויר על ידי נילס בוהר בעצמו עם חתימתו, הנוסחה E2-E1=hy2 המייצגת אלקטרונים ביחס למימן וכיתוב לטיני “contraire sunt complementa”. נכון לשנת 2019, מקבלי המדליה הם:UNESCO. Org, Niels Bohr (1885-1962), 3 December 2013.
מדליית הכבוד של מכון נילס בוהר
מדליית הכבוד של מכון נילס בוהר הוקמה בשנת 2010 לציון 125 שנה להולדתו של נילס בוהר. המדליה מוענקת מדי שנה לחוקר מצטיין במיוחד הפועל ברוחו של נילס בוהר.
ראו גם
מודל האטום של בוהר
אסכולת קופנהגן
עקרון ההתאמה של בוהר
אתר מכון נילס בוהר באוניברסיטת קופנהגן
לקריאה נוספת
פליקס דותן, אל הכוכבים – מאטומים עד חורים שחורים, הוצאת מאגנס, 2001, פרק 7 עמ' 129–178.
טוביאס הירטר, עידן האי־ודאות – איך גילו גדולי הפיזיקאים את עולם הקוונטים 1895–1945, ספרי עליית הגג וידיעות ספרים, 2023.
Bohr, N. (1913). On the Constitution of Atoms and Molecules, Philosophical Magazine, Series 6, Vol. 26. pg. 1-25. חלק 2 חלק 3
Bohr, N., Causality and Complementarity: Epistemological Lessons of Studies in Atomic Physics, 1999 Ox Bow Press: , the 1949–50 Gifford lectures
Bohr, N., Atomic Physics and Human Knowledge (1958), Wiley Interscience, 1987 Ox Bow Press: , seven essays written from 1933 to 1957
Niels Bohr: The Man, His Science, and the World They Changed, by Ruth Moore;
Niels Bohr's Times, In Physics, Philosophy and Polity, by Abraham Pais;
Suspended In Language: Niels Bohr's Life, Discoveries, And The Century He Shaped by Jim Ottaviani (graphic novel);
Harmony and Unity : The Life of Niel's Bohr, by Niels Blaedel;
Niels Bohr: A Centenary Volume, edited by A. P French and P.J. Kennedy.
Copenhagen Michael Frayn
קישורים חיצוניים
ארכיון מסמכים של נילס בוהר
, 7 באוקטובר 2012
נילס בוהר, אנשי סגולה - יהודים זוכי פרס נובל, באתר בית התפוצות
אתר מדליית הזהב הבינלאומית ע"ש נילס בוהר (באנגלית)
הערות שוליים
*
קטגוריה:פיזיקאים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:זוכי פרס נובל לפיזיקה
קטגוריה:זוכי פרס נובל יהודים
קטגוריה:זוכי פרס נובל דנים
קטגוריה:ניצולי השואה: דנמרק
קטגוריה:כדורגלנים דנים
קטגוריה:כדורגלנים יהודים
קטגוריה:שוערי כדורגל דנים
קטגוריה:שוערי כדורגל יהודים
קטגוריה:כדורגלני אקדמיסק בולדקלוב
קטגוריה:קופנהגן: כדורגלנים
קטגוריה:בעלי תואר דוקטור מאוניברסיטת קופנהגן
קטגוריה:פיזיקאים דנים
קטגוריה:פיזיקאים יהודים
קטגוריה:מדענים יהודים דנים
קטגוריה:זוכי מדליית קופלי
קטגוריה:סגל אוניברסיטת מנצ'סטר
קטגוריה:אישים שעל שמם יסודות כימיים
קטגוריה:אבירי מסדר הפיל
קטגוריה:אישים שעל שמם יחידות מידה
קטגוריה:מקבלי תואר דוקטור לשם כבוד מהטכניון
קטגוריה:זוכי מדליית יוז
קטגוריה:זוכי מדליית מקס פלאנק
קטגוריה:זוכי מדליית הזהב הבין-לאומית ע"ש נילס בוהר
קטגוריה:אישים שהונצחו בשטרות כסף דניים
קטגוריה:זוכי מדליית פרנקלין
קטגוריה:דנים שנולדו ב-1885
קטגוריה:נפטרים ב-1962
| 2024-08-30T01:14:49
|
רוג'ר בייקון
|
רוג'ר בייקון (בלטינית: Rogerus Baconus, כונה Doctor Mirabilis, "מורה מופלא"; באנגלית מודרנית: Roger Bacon;1214 לערך – 1294 לערך), היה נזיר פרנציסקני, מלומד סכולסטי ופילוסוף אנגלי. בייקון, שהושפע מאבן אל-היית'ם, היה מהראשונים לערוך ניסויים ולבחון את תוצאותיהם בצורה אמפירית, גם כשתוצאותיהם סתרו את תחזיותיו של אריסטו. לפיכך הוא נחשב לאחד מחלוצי השיטה המדעית המודרנית.
שנותיו הראשונות
בייקון נולד ליד אילצ'סטר בסאמרסט למשפחה אנגלו-נורמנית אמידה. בתקופת מלכותו הסוערת של הנרי השלישי, רכושם נלקח מהם וכמה מחברי המשפחה הוגלו.
רוג'ר בייקון למד באוניברסיטת אוקספורד, הרצה על אריסטו ומאוחר יותר נהיה לנזיר פרנציסקני ופרופסור באוקספורד. הוא כנראה נעשה לנזיר ב-1233, ואז עבר לצרפת על מנת ללמוד באוניברסיטה של פריז, אז מרכז החיים האינטלקטואליים באירופה. שני מסדרי הנזירים הגדולים, הפרנציסקנים והדומיניקנים, עדיין לא היו מיוסדים שם, ורק עתה החלו לקחת חלק חשוב בדיון התאולוגי. אלכסנדר מהלס הנהיג את הפרנציסקנים, ואילו בראש הדומיניקנים עמדו אלברטוס מגנוס ותומאס אקווינס. היכולות של בייקון הוכרו תוך זמן קצר, והוא נהנה מחברתם של אנשים חשובים כאדם דה מריסקו ורוברט גרוסטסט, בישוף לינקולן. בנוסף להוראה ולמחקר באוניברסיטה, הוא גם ערך ותיאר ניסויים שונים.
חיים ויצירה
ההכשרה המדעית שבייקון רכש, בעיקר מספרי הדרכה ערבים, גרמה לו להבין את החסרונות בשיח האקדמי הקיים. אריסטו היה ידוע רק דרך תרגומים גרועים ללטינית (שליטה ביוונית הייתה נדירה במערב עד הרנסאנס), וכך גם המקרא. מדע הפיזיקה לא נלמד ונחקר על ידי ניסויים בדרך האריסטוטלית, אלא על ידי ויכוחים תוך התבססות על המסורת הסכולסטית. בייקון נטש את הפלפול הסכולסטי, ופנה ללמוד שפות ולערוך ניסויים. המורה היחיד שהעריך היה המתמטיקאי פייר איש מריקור. הניגוד בין חוסר ההכרה בו לבין הפרסום לו זכו הדוקטורים מהאוניברסיטה הרגיזה מאוד את בייקון. בספריו יצא בתקיפות כנגד אלכסנדר האלנסיס ואלברטוס מגנוס, מראשי הפרנציסקנים, שלמדו לטענתו את אריסטו רק מיד שנייה.
בייקון פגש את הקרדינל גי דה פולקואה, שהתעניין ברעיונות שלו וביקש ממנו לפרסם חיבור מקיף. בייקון, שהוגבל על ידי החוק הפרנציסקני האוסר לפרסם חיבורים מחוץ למסדר ללא אישור מיוחד, התמהמה בתחילה. קרדינל זה הפך לאפיפיור קלמנט הרביעי, והוא זירז את בייקון להתעלם מהאיסור ולכתוב את הספר בחשאי. בייקון עשה זאת ושלח את החיבור, ה"אופוס מאיוס", לאפיפיור ב-1267. לאחר מכן הוא שלח לו את ה"אופוס מינוס", סיכום של הרעיונות העיקריים מהחיבור הראשון. ב-1268, הוא שלח את חיבורו השלישי, ה"אופוס טרטיום", לאפיפיור, שמת באותה שנה. בייקון כבר לא היה מקורב לרשויות, ונאסר למעשה בידי המסדר הפרנציסקני בפעם השנייה ב-1278, מכיוון שניסוייו בתחום האלכימיה הערבית גרמו לכך שיואשם בכישוף. הוא נותר במאסר לעשר שנים, עד שהתערבותו של אציל אנגלי הביאה לשחרורו.
בכתביו, בייקון קורא לרפורמה בלימודים התאולוגיים. יש לשים פחות דגש על חילוקים פילוסופיים מינוריים כמו בסכולסטיקה, והברית החדשה עצמה צריכה להיות בלב הדיון. על התאולוגים ללמוד את השפות שבהן נכתבה במקור ,יוונית ועברית. הוא עצמו היה בקיא בכמה שפות, והצטער על הטעויות שנפלו בכתבי הקודש ובכתביהם של הפילוסופים היווניים בשל תרגומים ופירושים מוטעים. מעבר לכך, הוא טען כי תאולוגים צריכים ללמוד את כל המדעים באופן מפורט, וכי יש להוסיף אותם למערכת הלימודים האוניברסיטאית הרגילה.
הוא דחה את ההליכה העיוורת אחר הסמכויות העתיקות, גם בתאולוגיה וגם במדע. ספרו אופוס מאיוס (Opus majus) עוסק במתמטיקה ובאופטיקה, באלכימיה ובייצור אבק שרפה, מיקום וגודל גרמי השמים, והוא חוזה המצאות מאוחרות כמו המיקרוסקופ, הטלסקופ, משקפיים, מכונות מעופפות וספינות קיטור.
בייקון למד גם אסטרולוגיה והאמין כי לגרמי השמים יש השפעה על גורלם של בני האדם. הוא גם כתב ביקורת על הלוח היוליאני שאז עדיין היה בשימוש. הוא גילה לראשונה את קשת הצבעים בתוך כוס מים, מאות שנים לפני שאייזק ניוטון גילה כי ניתן לפזר ולאחד מחדש אור לבן על ידי עדשה.
הוא הכיר היטב את התובנות הפילוסופיות והמדעיות של העולם הערבי, שבאותו זמן היה התרבות המתקדמת ביותר. הוא היה תומך נלהב של השיטה הניסויית לרכישת מידע על העולם. הוא התכוון לפרסם אנציקלופדיה מפורטת, אך רק חלקים שלה הופיעו.
ראו גם
פרנסיס בייקון
לקריאה נוספת
קישורים חיצוניים
רוג'ר בייקון
קטגוריה:פילוסופים של ימי הביניים
קטגוריה:פילוסופים בריטים
קטגוריה:אלכימאים
קטגוריה:פרנציסקנים
קטגוריה:אישים שחיו במאה ה-13
| 2024-06-04T04:47:33
|
אנרי בקרל
|
אנטואן אנרי בקרל (בצרפתית: Antoine Henri Becquerel; 15 בדצמבר 1852 – 25 באוגוסט 1908) היה פיזיקאי צרפתי ממגלי הרדיואקטיביות, זוכה פרס נובל לפיזיקה לשנת 1903 (במשותף עם מארי קירי ופייר קירי), על גילויו את הרדיואקטיביות הספונטנית. על שמו נקראת יחידת המידה לרדיואקטיביות בקרל.
חייו
בקרל נולד בפריז למשפחה בת ארבעה דורות של מדענים, בקרל היה השלישי. הוא למד מדעים באקול פוליטקניק והנדסה ב-École des Ponts et Chaussées. בשנת 1892 היה לשלישי ממשפחתו שכיהן כיושב ראש הוועדה לפיזיקה שבמוזיאון הלאומי למדעי הטבע.
בשנת 1894 התמנה למהנדס הראשי במחלקה לגשרים וכבישים.
בשנת 1896 בקרל גילה במקרה את תופעת הרדיואקטיביות, שהיא דוגמה מפורסמת לסרנדיפיות, בזמן שחקר את תופעת הזרחורנות במלחי אורניום.
בקרל התעניין זה זמן רב בתופעת הזרחורנות, פליטת אור בצבע אחד מגוף שנחשף לאור מצבע אחר. בתחילת 1896 בעת ההתרגשות לאחר גילויים של קרני הרנטגן על ידי וילהלם רנטגן, חשב בקרל שחומרים זרחניים כמלחי אורניום יכולים לפלוט קרינה בדומה לקרינת רנטגן כאשר הם מוארים באור השמש, וערך מספר ניסויים על מנת לאשש טענה זו.
במאי 1896 לאחר שערך ניסויים שמערבים מלחי אורניום לא זרחניים, בקרל הגיע להסבר הנכון, כלומר שהקרינה החודרת מגיעה מהאורניום עצמו ללא שום צורך בעירור ממקור אנרגיה חיצוני.
לאחר מחקר ממושך בנושא הרדיואקטיביות הוא גילה את היסוד הרדיואקטיבי תוריום ותמך בשני החוקרים מארי קירי ופייר קירי שגילו את היסודות פולוניום ורדיום.
פרסים ואותות הוקרה
בין הפרסים הרבים שזכה, ניתן למנות את מדליית רמפורד, בה זכה בשנת 1900, כמו כן זכה באיתור קצין בלגיון הכבוד.
בשנת 1903 זכה בפרס נובל לפיזיקה על גילויו בתחום הרדיואקטיביות. באותה שנה זכו גם פייר קירי ומארי קירי בפרס, בזכות מחקריהם שהתאפשרו בשל תגליותיו של בקרל עצמו.
בשנת 1908 נבחר למזכיר קבוע של האקדמיה הצרפתית למדעים, אך נפטר באותה שנה, בגיל 55.
האסטרואיד 6914 Becquerel נקרא על שמו.
ראו גם
יחידות מידה על שם אישים
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:זוכי פרס נובל לפיזיקה
קטגוריה:פיזיקאים צרפתים
קטגוריה:זוכי פרס נובל צרפתים
קטגוריה:בוגרי אקול פוליטקניק
קטגוריה:רדיואקטיביות
קטגוריה:אישים שעל שמם יחידות מידה
קטגוריה:פיזיקאים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:זוכי מדליית רמפורד
קטגוריה:צרפתים שנולדו ב-1852
קטגוריה:צרפתים שנפטרו ב-1908
| 2023-03-02T09:34:55
|
האמפרי דייווי
|
סר האמפרי דייווי (באנגלית: Humphry Davy; 17 בדצמבר 1778 – 29 במאי 1829) היה כימאי אנגלי ונשיא החברה המלכותית בשנים 1820-1827. מאז שנת 1877 מעניקה החברה המלכותית מדליה על שמו מדי שנה, מדליית דייווי, לכימאים בולטים. ב-1816 זכה במדליית רמפורד.
ביוגרפיה
נולד ב-17 בדצמבר 1778 בפנזאנס שבקורנוול, אנגליה. לאחר שאביו נפטר ב-1794 הוא החל לעבוד בבית מרקחת כדי לפרנס את המשפחה. לאחר שקרא מאמר של אנטואן לבואזיה, החל להתעניין בכימיה. בשנת 1802, בהרצאה מקדימה לקורס מדע הכימיה במכון המלכותי בלונדון, אמר "החלוקה הלא שוויונית של רכוש ועמל, הבדלי המעמדות והפער בתנאי המחיה באנושות הם מקורות העוצמה בחיי העמים, הסיבה לפעילות החברה, והיא אפילו מהווה את החלק העיקרי של פעילות זו". דייווי היה איש המדע הנערץ ביותר באותה תקופה, והפיזיקאי והמתמטיקאי תומאס יאנג השווה אותו לניוטון.
תגליותיו בכימיה היו רבות, ובהן:
חקר תכונות תחמוצת החנקן (גז הצחוק) והשפעתה על גוף האדם. 45 שנה מאוחר יותר החלו להשתמש בו רופאי שיניים כסם הרדמה.
חקר תופעת האלקטרוליזה. עבודתו הביאה אותו להציע כי יסודות בתרכובת כימית מוחזקים יחד על ידי כוחות חשמליים.
הגה את הרעיון כי ניתן להפריד תחמוצות של מתכות אלקליות רק בצורתן הנוזלית. כך הצליח ב-1807 לקבל גושים של המתכות ולהוכיח כי הן יסודות.
גילה את האשלגן ואת הנתרן ותיאר את תכונותיהם. ב-1808 גילה את הסידן, הסטרונציום והבריום. גדולתו בכך שהצליח לבודד את המתכות הטהורות מתרכובותיהן.
כלור התגלה על ידי וילהלם שיל ב-1774, אך דייווי היה זה שהוכיח כי גז זה הוא יסוד כימי.
דייווי עבד בניסוייו עם גזים רעילים לאורך שנים, ולא היה מודע לסכנות הטמונות בהם. ב-1827 חלה, וב-1829 נפטר בז'נבה שבשווייץ.
מבין תלמידיו של דייווי ידוע במיוחד מייקל פאראדיי. דייווי קיבל את פאראדיי לעבודה כעוזר מעבדה, למרות שלפאראדיי לא הייתה השכלה פורמלית והשכלתו התבססה על ספרים שקרא במסגרת עבודתו כשוליה של כורך ספרים. במעבדתו של דייווי החל פאראדיי בתגליותיו הגדולות על הקשר שבין חשמל למגנטיות.
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:מדענים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:חברי האקדמיה המלכותית השוודית למדעים
קטגוריה:מגלי יסודות כימיים
קטגוריה:כימאים אנגלים
קטגוריה:זוכי מדליית קופלי
קטגוריה:זוכי המדליה המלכותית
קטגוריה:נשיאי החברה המלכותית
קטגוריה:זוכי מדליית רמפורד
קטגוריה:חברי האקדמיה למדעים ולאמנויות של גטינגן
קטגוריה:בריטים שנולדו ב-1778
קטגוריה:בריטים שנפטרו ב-1829
| 2024-02-27T20:27:52
|
ג'ון דלטון
|
ג'וֹן דָלטוֹן (באנגלית: John Dalton; 6 בספטמבר 1766 – 27 ביולי 1844) היה כימאי, פיזיקאי, מורה ומטאורולוג אנגלי. הוא ידוע בעיקר בזכות עבודתו החלוצית על פיתוח התאוריה האטומית המודרנית ובזכות מחקרו על עיוורון צבעים (המכונה לעיתים דלטוניזם, על שמו).
ביוגרפיה
ג'ון דלטון נולד ב-6 בספטמבר 1766, למשפחה קווייקרית ענייה בעיירה קטנה במחוז קאמבריה, שבצפון-מערב אנגליה. בשנת 1793 עבר דלטון למנצ'סטר ושם החל ללמד מתמטיקה ופילוסופיה בקולג' החדש (כיום "האריס מנצ'סטר קולג'"). בשנת 1794 הציג את עבודתו החשובה בנושא עיוורון צבעים (בעיה שממנה סבל בעצמו), ובזכות עבודה חשובה זו, במקומות רבים נקרא עיוורון הצבעים בשם דלטוניזם.
בשנת 1800 מונה למזכיר של החברה לפילוסופיה וספרות של מנצ'סטר ובשנה שלאחריה, הוא הציג בעל פה סדרה של מאמרים חשובים על גזים מעורבים, על הלחץ של קיטור ושל אדים אחרים בטמפרטורות שונות (הן בריק והן באוויר), על אידוי, על התרחבות תרמית של גזים ועוד. דלטון פרסם כמה מאמרים על נושאים דומים הכוללים בתוכם את החוק שלו על לחצים חלקיים, הידוע כיום בשם: חוק דלטון.
החשובים במאמריו ומחקריו של ג'ון דלטון קשורים לתאוריה האטומית בכימיה, שאי אפשר להזכירה ללא שמו של דלטון.
בשנת 1817 מונה דלטון לנשיא החברה לספרות ופילוסופיה של מנצ'סטר וכיהן בתפקיד זה עד למותו. במהלך חייו של ג'ון דלטון הוא לימד תלמידים רבים, והמפורסם שבהם הוא ג'יימס פרסקוט ג'ול.
ראו גם
יחידות מידה על שם אישים
חוק דלטון
ג'יימס פרסקוט ג'ול
התורה האטומית
קישורים חיצוניים
"קצת על ג'ון דלטון", באתר מכון ויצמן למדע
הערות שוליים
קטגוריה:פיזיקאים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:כימאים בריטים
קטגוריה:פיזיקאים בריטים
קטגוריה:זוכי המדליה המלכותית
קטגוריה:קווייקרים
קטגוריה:אישים שעל שמם יחידות מידה
קטגוריה:בריטים שנולדו ב-1766
קטגוריה:בריטים שנפטרו ב-1844
| 2021-12-09T20:21:32
|
אנטוני ואן לוונהוק
|
אנטוני ואן לֵוֶונהוּק (; 24 באוקטובר 1632 – 26 באוגוסט 1723) היה סוחר ומדען הולנדי, נודע כאדם הראשון בהיסטוריה שראה חיידקים.
קורות חיים
לוונהוק נולד בדלפט בשנת 1632 לאב שהיה קולע סלים ואם שהייתה בת למשפחת מבשלי בירה. אביו נפטר בילדותו והוא גדל עם אמו ובעלה השני. הוא למד בבית ספר יסודי ובגיל 16 החל תקופת חניכות של שש שנים כשוליה בשוק הבגדים באמסטרדם, תקופה בה עבד בעיקר כקופאי. בגיל 22 שב לדלפט, פתח חנות משלו והתחתן. עסקיו הצליחו ולוונהוק רכש מעמד שהביא למינויו למגוון תפקידים עירוניים. בין השאר, כיהן כראש מועצת העיר, מפקח על מידות ומשקלות ומודד עבור בית המשפט.
סוחרי הבדים נהגו באותה תקופה להשתמש בזכוכית מגדלת כדי לבחון את איכות האריג אשר רכשו. כך עשה גם לוונהוק, אך הוא לא הסתפק בעדשות פשוטות קנויות והחל ללטש עדשות משלו. בהמשך, החל בייצור מיקרוסקופים והסתכל על יצורים זעירים. לוונהוק שכלל את מיקרוסקופ האור ובעזרתו היה מהראשונים שהבחינו בתאים והראשון שתיעדם, לצד רוברט הוק באנגליה. בסביבות שנת 1672, שוכנע על ידי רגנייר דה גראף להעלות את תיאורי הדברים שראה על הכתב ודה גראף גם קישר בינו לבין החברה המלכותית הבריטית. מאז ניהל לוונהוק תכתובת ענפה עם החברה המלכותית עד מותו, שכללה מעל שלוש מאות מכתבים מלוונהוק לחברה המלכותית, בה תיאר לוונהוק את ממצאיו. החברה המלכותית סיפקה ללוונהוק תמיכה ועידוד להמשיך בעבודתו וכן הדריכה אותו לגבי כיוונים שכדאי לחקור.
בשנת 1674 ראה לוונהוק יצורים חיים במי ביצה שראה במיקרוסקופ שלו ובשנת 1676 הוא שלח את המכתב השמיני שלו לחברה המלכותית בו תיאר את היצורים החיים שראה. בשנת 1680 זכה להתקבל כחבר בחברה המלכותית. את המיקרואורגניזמים שראה כינה בשם אנימלקולס animalcules ("חיות קטנות").
המיקרוסקופ שלו היה מורכב מעדשות המגדילות עצמים פי 250 (שאותן ליטש בעצמו) המשובצות בגלילי מתכת שהכין. לוונהוק גילה עולם של יצורים זעירים. הוא תיאר בין היתר תאי דם אדומים, נימי דם, חיידקים ותאי זרע. לוונהוק חקר את מחזור החיים של חרקים והראה כי הם נוצרים מביצים ולא מרבייה ספונטנית.
ראו גם
תא
תאוריית החיידקים כגורמי מחלות
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:פיזיקאים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:ביולוגים הולנדים
קטגוריה:עמיתים זרים בחברה המלכותית
קטגוריה:אופטיקאים הולנדים
קטגוריה:דלפט: אישים
קטגוריה:הולנדים שנולדו ב-1632
קטגוריה:נפטרים ב-1723
| 2024-06-14T10:43:21
|
אנטואן לבואזיה
|
שמאל|ממוזער|150px|דיוקן של לבואזיה בצעירותו
שמאל|ממוזער|150px|דיוקן של לבואזיה ומארי-אן פיירט פולז, צויר בידי ז'אק-לואי דויד
אנטואן-לורַן דה לָבוּאַזיֶה (בצרפתית: Antoine-Laurent de Lavoisier; 26 באוגוסט 1743 – 8 במאי 1794) היה אציל צרפתי וכימאי הנחשב לאבי הכימיה האנליטית. זכור בעיקר בשל עבודתו על גזים, אבק שרפה ובעירה. קבע לראשונה את חוק שימור החומר, תרם משמעותית להחלפת תאוריית הפלוגיסטון, ותרם לשינוי מקיף במינוחים בכימיה (ראו גם המהפכה הכימית). נתן את השמות (הלועזיים) לחמצן ומימן והסביר את תפקיד החמצן בבעירה. משקיע ומנהלן בפרם ז'נרל, חברת גביית מסים פרטית, יושב ראש הנהלת בנק שהיה לעתיד הבנק המרכזי של צרפת, וחבר חשוב בכמה מועצות אצילים. בשיא המהפכה הצרפתית ערפו את ראשו עקב מעורבותו בממשל הצרפתי הטרום-מהפכני.
ביוגרפיה
לבואזיה נולד למשפחה עשירה בפריז, וזכה לירושה נאה עם מות אמו. למד כימיה, בוטניקה, אסטרונומיה, ומתמטיקה בקולז' מאזארן (Collège Mazarin) בין 1754 ו-1761. ב-1764 פרסם את חיבורו המדעי הראשון בכימיה. ב-1767 החל לעבוד על סקר גאולוגי באלזס-לורן. בשנת 1768, כשהיה בן 25, נבחר כחבר באקדמיה המלכותית למדעים של צרפת, המוסד המדעי המכובד ביותר של צרפת, בזכות מאמר על תאורת רחובות, וכהכרה על הישגיו במחקרו המוקדם יותר. ב-1769 החל לבואזיה בעבודה שעסקה במיפוי גאולוגי ראשון של צרפת.
לבואזיה למד גם משפטים, וקיבל תואר אקדמי במשפטים. היה חבר בלשכת עורכי הדין, אך לא עבד כעורך דין בפועל. הוא התערה בפוליטיקה הצרפתית, וכתוצאה מכך, כשהיה בגיל 26, התקבל לעבודה כגובה מס על ידי פרם ז'נרל, חברת גביית מס. הוא ניסה להעביר רפורמות במערכת הכספים ובגביית המיסים הצרפתית, והגה את חומת הפרם ז'נרל של פריז, ששימשה לייעול גביית המכס. בזמן עבודתו בממשלה עזר לפתח את השיטה המטרית, כדי לקבוע בכל צרפת מערכת אחידה למידות ומשקולות.
ב-1771 נשא לאישה נערה בת 13, מארי-אן פִּירֶט פּוֹלז (Marie-Anne Pierette Paulze), בתו של משקיע בפרם ז'נרל. עם השנים למדה אשתו כימיה והפכה לעמיתה למקצוע של בעלה. פולז תרגמה למענו מאמרים מאנגלית, איירה את ספריו, הכינה שרטוטים ותחריטים של מתקני המעבדה שנדרשו ללבואזיה ולעמיתיו. היא גם ערכה את זיכרונותיו ופרסמה אותם, וערכה מסיבות רבות שאליהן הגיעו מדענים ידועי-שם, בהן דנו בתאוריות בכימיה. כתוצאה מעבודתה הצמודה עם בעלה קשה להבדיל בין התרומות של השניים, ונראה שחלק מהעבודה שמיוחסת ללבואזיה בוצע למעשה על ידי אשתו.
היותו של לבואזיה אחד מ-28 גובי המס בצרפת והיותו חבר באקדמיה למדעים, שנחשבה לנחלת האליטה הצרפתית, היו לו לרועץ עם פרוץ המהפכה הצרפתית. בזמן שלטון הטרור שהנהיגו המהפכנים ב-1794, נחשב לבואזיה ל"אויב האומה". בית הדין המהפכני שפט אותו באשמת בגידה, הרשיע אותו, גזר עליו עונש מוות, ושלח אותו אל הגיליוטינה – כל זאת ביום אחד, 8 במאי 1794, בגיל 51. למרבה האירוניה היה לבואזיה אחד מהליברלים בתפקידו, אך אחד המעשים שאולי חרצו את גורלו היה ריב עם ז'אן-פול מארה, עיתונאי ומסית קיצוני שקידש את השימוש בגליוטינה נגד כל מי שנחשב בעיניו אויב המהפכה.
ערעורו של לבואזיה על הוצאתו להורג נדחה על ידי השופט בצורה ברורה והחלטית: "הרפובליקה לא צריכה גאונים" (יש הטוענים שהוא אמר "מדענים"). חשיבותו למדע בוטאה על ידי המתמטיקאי ז'וזף לואי לגראנז', שקונן על ההוצאה להורג במילים "לראש הזה נדרשה שנייה אחת כדי ליפול, אך מאה שנים לא יפיקו עוד אחד שכזה". שנה וחצי לאחר מותו זוכה לבואזיה בידי הממשלה הצרפתית, וחפציו הפרטיים הועברו אז לידי אלמנתו, כשמוצמד אליהם פתק עם המילים "לאלמנתו של לבואזיה, שהורשע בשוגג".
תרומותיו לכימיה
רקע
שמאל|ממוזער|250px|מיקוד אור שמש על חומר דליק, ניסוי שערך לבואזיה בשנות ה-70 של המאה ה-18
שמאל|ממוזער|250px|מתקן לניסוי בעירת מימן שנבנה לפי שרטוטו של לבואזיה
שמאל|ממוזער|250px|קלורימטר שבנה לבואזיה
שמאל|ממוזער|200px|לבואזיה מבצע ניסוי במעבדה
מחקר כמותי ולא רק איכותי היה חלק מהמסורת המדעית המקובלת בכימיה בזמנו של לבואזיה. עם זאת, לבואזיה הנהיג שיטות מדידה בסטנדרטים כמותיים מחמירים יותר מאלה שהיו נהוגים עד זמנו. ב-1775 שירת ב"מנהל אבק השרפה המלכותי" בארסנל בפריז, והקים שם מעבדה משוכללת שמשכה כימאים מכל אירופה שבאו ללמוד את שיטותיו המהפכניות. עבודתו היסודית שם, במיוחד ההשגחה על ניקיון המרכיבים ויחסי הכמויות ביניהם, הובילה לשיפור בייצור אבק שרפה. כמו כן נעשה שימוש בכישוריו בכימיה חקלאית, בתכנון שיטה חדשה לשימוש באשלגן חנקתי המשמש כדשן.
מחקרים עיקריים
ניסוייו החשובים ביותר של לבואזיה בחנו את טבע הבעירה והשרפה. הוא טען באמצעות ניסויים אלו שבעירה היא תהליך הכולל שילוב בין חומר בעיר לבין חמצן. בנוסף, גילה לבואזיה עובדות חשובות גם על אופן יצירת חלודה, וזיהה את נחיצות החמצן ליצירתה, בנוסף לתפקידו בתהליכי נשימה המתבצעים בחי ובצומח. ניסוייו יחד עם פייר-סימון לפלס הראו שתהליך הנשימה הוא למעשה בעירה איטית של חומר אורגני באמצעות חמצן.
מחקרו על מימן והחלפת תאוריית הפלוגיסטון
לבואזיה גילה גם ש"הגז הדליק" שגילה הנרי קוונדיש, שאותו כינה מימן (ביוונית: יוצר מים), מגיב עם חמצן ליצירת טל – מים. עבודתו של לבואזיה בתחום זה התבססה חלקית על עבודתו של ג'וזף פריסטלי. לבואזיה התכתב עם פריסטלי, ושניהם היו חברים באגודה המדעית האנגלית "Lunar Society". לאחר זמן ניסה לבואזיה לזקוף לזכותו את הישגיו של פריסטלי וטען שעבודותיו וגילוייו של פריסטלי הם בעצם שלו. נטען שנטייתו זאת להשתמש בתוצאותיהם של אחרים ולהתבסס עליהן ללא אזכור נאות כמקובל, הייתה דפוס התנהגות חוזר אצל לבואזיה.
לבואזיה הוכיח שה"אוויר" האחראי לבעירה הוא גם המקור לחמצון, ותיאר את ממצאיו אלו במאמריו "על הבעירה באופן כללי" (Sur la combustion en general) מ-1777 ו"שיקולים כלליים על טבע החומצות" (Considérations Générales sur la Nature des Acides) מ-1778. ב-1779 קרא לבואזיה לחלק זה של האוויר חמצן (ביוונית: יוצר חומצה), ולחלק השני שבאוויר קרא "אזוט" (ביוונית: חסר חיים). במאמר "הרהורים על פלוגיסטון" (Reflexions sur le Phlogistique) מ-1783 טען לבואזיה שתאוריית הפלוגיסטון שהייתה מקובלת אז, ולפיה כל חומר שבוער משחרר לאוויר חומר הנקרא פלוגיסטון הגורם לבעירה, היא בלתי עקבית ושגויה. טענתו התקבלה ותאוריית החמצן שניסח שימשה בסיס לתאוריות הכימיות המוכרות כיום.
חלוץ הסטויכיומטריה
לבואזיה נחשב לחלוץ הסטויכיומטריה. ניסוייו היו מהימנים יותר מאלה של קודמיו. הוא הראה שאף שבמהלך תגובה כימית החומר משנה את מצבו, כמות החומר לפני כל תגובה כימית ולאחריה היא תמיד זהה. הוא שרף זרחן וגופרית באוויר, והוכיח שמשקל התוצרים לאחר השרפה היה גדול יותר ממשקל המגיבים המקורי. אולם עובדה זו לא הטעתה את לבואזיה, שהוכיח שהמשקל העודף לאחר השרפה בא מן האוויר שמשקלו ירד, כך שהמשקל הכולל של החומרים לפני תגובה כימית ולאחריה נותר קבוע. ניסויים אלה היוו את העדות לחוק שימור החומר. כך למשל כשדן בתסיסת סוכר והפיכתו לכוהל, כתב:
מחקרים עיקריים בכימיה אנליטית ומינוח כימי
לבואזיה חקר גם תרכובות של מים ואוויר, חומרים שנחשבו עד אז ליסודות. הוא גילה שמים הם תרכובת של חמצן ומימן, ושאוויר הוא תערובת של גזים שונים, בעיקר חנקן וחמצן. יחד עם שלושה כימאים צרפתיים (קלוד-לואי ברטולה, אנטואן פורקרוי וגיטון דה-מורבו) המציא שיטה למינוח כימי, המאפשרת מתן שמות לכימיקלים כך שמתוך השם ניתן יהיה להבין את מבנה החומר. חומצות ובסיסים נקראו בשיטה זו לפי היסודות שלהם והמלחים לפי החומצות והבסיסים שהם מתקבלים מתגובת הסתירה ביניהם. הוא פרסם שיטה זו ב"שיטה למינוח כימי" (Méthode de nomenclature chimique) ב-1787. שיטת מינוח זו עזרה לשיפור העברת המידע על תגליות חדשות בין כימאים בעלי רקע שונה, ורובה בשימוש עד היום, כולל שמות נפוצים מאוד כגון חומצה גופרתית, גופרה וסולפיט .
ספרו "יסודות הכימיה" (Traité Élémentaire de Chimie) מ-1789 נחשב לספר הלימוד הראשון לכימיה אנליטית. מוצגים בו לראשונה: תאוריות החמצן שפיתח, הסבר ברור על חוק שימור החומר והכחשת קיום הפלוגיסטון. כמו כן סיפק לבואזיה הגדרה של יסוד – חומר פשוט שלא ניתן לפירוק בשום שיטה ידועה של אנליזה כימית, והציע תאוריה לגבי היווצרות תרכובת מיסודות. לבואזיה לא ייחס מעמד אונטולוגי מיוחד ליסודות כאבני הבניין הבסיסיות של החומר ולא פסל את האפשרות שחומר שנחשב בתקופה מסוימת ליסוד יתגלה בעתיד כתרכובת. לעומת זאת, ההגדרה המקובלת כיום ליסוד מבוססת על ההשקפה של ג'ון דלטון שזיהה את היסודות הכימיים עם אטומים. הספר הכיל גם רשימת יסודות שכללה חמצן, חנקן, מימן, זרחן, גופרית, כספית, ואבץ. היה זה הבסיס לרשימת היסודות המוכרת היום. רשימתו כללה גם אור, שלבואזיה סבר שהוא חלקיק חומרי, וקלוריק – חומר דמוי נוזל שלבואזיה שיער את קיומו וזיהה אותו עם תופעת החום. בזמנו סירבו כימאים וחוקרים רבים להסכים עם גילוייו החדשים של לבואזיה, אך הדור שבא אחריהם קיבל את קביעותיו.
הישגים נוספים
תרומותיו החשובות של לבואזיה לכימיה היו תוצאה של מאמץ מודע שלו לאגד את כל הניסויים לתאוריה יחידה. הוא זה שהחל לשקול בעקביות ובקפדנות את המגיבים ואת התוצרים במערכת סגורה. הוא פיתח שיטה חדשה למינוח כימי, שלפיה חמצן היה מרכיב הכרחי בכל חומצה שהיא (מאוחר יותר התברר שטעה בכך). הוא גם ערך יחד עם לפלס מחקר חלוצי, כשבדקו באמצעות קלורימטר כמה חום נפלט ביחס לכמות הפחמן הדו-חמצני שנפלט במקרים שונים, וגילו שהם ביחס זהה גם בלהבה וגם בנשימה של בעלי חיים. מכאן הסיקו שבעלי חיים מייצרים חום על ידי תהליך שהוא סוג של שרפה.
לבואזיה תרם גם לנושא הקשר הכימי, כשפרסם את תאוריית הרדיקלים, שלפיה רדיקלים מתפקדים כקבוצה בתגובה כימית ומתרכבים עם חמצן. הוא גם העלה את האפשרות של אלוטרופיה ביסודות, כשגילה שיהלום הוא צורה גבישית של פחמן טהור.
טריוויה
שמאל|ממוזער|100px|פסל של לבואזיה בפריז
כמאה שנה לאחר מותו הוצב פסל של לבואזיה בפריז אך התגלה באיחור שהפסל לא העתיק את ראשו של לבואזיה אלא של אדם שהיה מזכיר האקדמיה למדעים בימי לבואזיה. מגבלות תקציב מנעו את תיקון הטעות, והדעה הרווחת הייתה ש"בכל מקרה, כל האנשים נראים אותו דבר כשהם חובשים פאה". הפסל הותך במלחמת העולם השנייה ולא הוחלף מאז.
על פי האגדה, לפני מותו תכנן לבואזיה את הניסוי האחרון שלו – לבדוק כמה זמן יכול ראש שנכרת להישאר בהכרה לאחר עריפתו. השמועה טוענת שלבואזיה החליט למצמץ ככל שיוכל לאחר שייכרת ראשו, ועוזרו מנה את המצמוצים, שהיו בין 15 ל-20. הסיפור מפוקפק – הוא לא מוזכר בשום ביוגרפיה רשמית, ומספר ביולוגים מפקפקים בהיתכנותו. עדויות ניסיוניות בעניין אינן אמינות וקשות להערכה.
לקריאה נוספת
יצחק קלוגאי,
ג'ון גריבין, היסטוריה של המדע: 2001-1543, ספר שלישי; "הנאורות", פרק 7 – "מדע נאור א: הכימיה מצטרפת למרוץ" (עמ' 313–322), (תרגום מאנגלית: דפנה לוי), ספרי עליית הגג – סדרת מדע ופילוסופיה, הוצאת ידיעות ספרים, 2010. (702 עמודים)
Donovan, Arthur, Antoine Lavoisier: Science, Administration, and Revolution, Cambridge University Press, 1993
Hundred Greatest Men, 1885 www.lib.utexas.edu
Kelly, Jack, Gunpowder: Alchemy, Bombards, and Pyrotechnics: The history of the explosive that changed the world, Basic Books, 2004,
Grey, Vivian, The Chemist Who Lost His Head: The Story of Antoine Lavoisier, Coward, McCann & Geoghegan, 1982
קישורים חיצוניים
מוזיאון וירטואלי של אנטואן לבואזיה
כל יצירותיו של לבואזיה
אנטואן לבואזיה, פרופיל
הערות שוליים
קטגוריה:אישים שהוצאו להורג בימי המהפכה הצרפתית
קטגוריה:מגלי יסודות כימיים
קטגוריה:כימאים צרפתים
קטגוריה:חברי האקדמיה הצרפתית למדעים
קטגוריה:אישים שהונצחו על מגדל אייפל
קטגוריה:מדענים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:אישים שהוצאו להורג בעריפת ראש
קטגוריה:ילידי 1743
קטגוריה:צרפתים שנפטרו ב-1794
| 2024-06-19T09:25:13
|
גלן תיאודור סיבורג
|
גלן תיאודור סיבורג (באנגלית: Glenn Theodore Seaborg, בשוודית: Glenn Teodor Sjöberg; 19 באפריל 1912 - 25 בפברואר 1999) היה כימאי אמריקאי ממוצא שוודי, חתן פרס נובל לכימיה לשנת 1951 (במשותף עם אדווין מקמילן), "על התגליות בתחום הכימיה של היסודות הטרנס-אורניים". הוא מוכר בעיקר בזכות עבודתו בגילוי ותיאור תכונות של רדיואיזוטופים רבים ובשל חלקו בגילוי יסודות רבים, בהם פלוטוניום (והאיזוטופ שלו Pu-239), אמריציום, קיריום, ברקליום, קליפורניום, איינשטייניום, פרמיום, מנדלביום ונובליום.
פעילותו
סיבורג נולד באישפמינג, מישיגן בשנת 1912. בשנת 1934 סיים תואר ראשון באוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס (UCLA) ושלוש שנים מאוחר יותר, ב-1937, קיבל את הדוקטורט באוניברסיטת קליפורניה בברקלי. הוא המשיך את מחקריו בברקלי בתחילה במשרת פוסט-דוקטורט ולאחר מכן כחבר סגל במחלקה לכימיה, בשנת 1945 התמנה לפרופסור. בין השנים 1942 ו–1946, עבד סיבורג באוניברסיטת שיקגו, שם עסק במחקר גרעיני, כימי ופיזיקלי, הקשור לפרויקט האנרגיה האטומית של ארצות הברית. בשנת 1958 התמנה לנשיא אוניברסיטת ברקלי.
סיבורג מונה על ידי הנשיא קנדי לתפקיד יושב ראש הוועדה לאנרגיה אטומית בשנת 1961 והחזיק בו עד 1971. לאחר מכן חזר לברקלי כדי לנהל שם את מעבדת לורנס.
בסוף שנת 1998, בעודו בבוסטון במסגרת פגישה של האגודה האמריקנית לכימיה, סבל סיבורג משבץ, דבר שגרם למותו שישה חודשים מאוחר יותר, ב-25 בפברואר 1999, בביתו בלפאייט.
פרסים והוקרה
סיבורג זכה בפרס נובל לכימיה בשנת 1951, יחד עם הפיזיקאי האמריקאי אדווין מקמילן, על "מנהיגותם בפיתוח הכימיה הגרעינית והאנרגיה האטומית", ובשנת 1959 קיבל את פרס אנריקו פרמי.
סיבורג זכה במדליית פרקין לשנת 1957.
בשנת 1991 זכה במדליה הלאומית למדעים.
בשנת 1997 הודיעו ב"איחוד הבינלאומי לכימיה טהורה ושימושית" כי היסוד בעל מספר אטומי 106 יכונה על שמו – סיבורגיום (Sg). הייתה זו הפעם הראשונה בה נקרא יסוד כימי על שמו של אדם בעודו בחיים.
כוכב הלכת המינורי 4856 Seaborg נקרא על שמו.
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:מדענים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:חברי האקדמיה המלכותית השוודית למדעים
קטגוריה:מגלי יסודות כימיים
קטגוריה:זוכי פרס נובל לכימיה
קטגוריה:כימאים אמריקאים
קטגוריה:עובדי פרויקט מנהטן
קטגוריה:סגל הקולג' לכימיה באוניברסיטת קליפורניה בברקלי
קטגוריה:זוכי המדליה הלאומית למדעים
קטגוריה:אישים שעל שמם יסודות כימיים
קטגוריה:זוכי פרס אנריקו פרמי
קטגוריה:זוכי מדליית פרקין
קטגוריה:בוגרי אוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס
קטגוריה:בעלי תואר דוקטור מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי
קטגוריה:אמריקאים שנולדו ב-1912
קטגוריה:אמריקאים שנפטרו ב-1999
קטגוריה:זוכי מדליית ג'ון סקוט
קטגוריה:זוכי מדליית פרנקלין
| 2023-12-11T09:04:06
|
הנרי קוונדיש
|
הנרי קוונדיש (באנגלית: Henry Cavendish; 10 באוקטובר 1731 - 24 בפברואר 1810), עמית בחברה המלכותית, היה מדען וכימאי בריטי המפורסם בעיקר כמגלה המימן (או "האוויר הדליק", כפי שקרא לו). הוא ידוע גם בשל ניסוי קוונדיש, ניסוי בו מדד את מסת וצפיפות כדור הארץ, ובשל מחקרו המוקדם בתחום החשמל. קוונדיש ירש הון רב אשר אפשר לו להשקיע בעבודתו המדעית, שרובה לא פורסם בימי חייו.
חייו
הנרי קוונדיש נולד ב-10 באוקטובר בשנת 1731 בניס שבצרפת, היכן שמשפחתו התגוררה באותו זמן. אמו הייתה ליידי אן גריי, בתו של הנרי גריי, הדוכס הראשון של קנט, ואביו היה לורד צ'ארלס קוונדיש, בנו של ויליאם קוונדיש, הדוכס השני של דבונשייר. שושלת היוחסין של המשפחה נמשכת שמונה מאות שנים אחורה, אל התקופה הנורמנית, וקשורה במשפחות אצולה רבות בבריטניה הגדולה.
כשהיה בן 11, למד קוונדיש בבית הספר של פיטר ניוקום בהאקני. בגיל 18 (ב-24 בנובמבר 1749) התחיל את לימודיו באוניברסיטת קיימברידג' בקולג' סנט פיטר, הידוע כיום כפיטרהאוס, אך עזב ארבע שנים לאחר מכן, ב-23 בפברואר 1753 מבלי לסיים אף תואר. מאמרו הראשון "על אוויר מלאכותי" הופיע 13 שנים אחר כך, בשנת 1766.
קוונדיש היה אדם שקט ומתבודד ונחשב אף כמוזר במקצת. הוא כמעט שלא קשר קשרים חברתיים מחוץ למשפחתו, ונמנע מקשר כלשהו עם נשים. כך למשל, נהג להעביר הוראות בפתקים למשרתות ביתו, על מנת שלא לפגוש אותן פנים אל פנים. מאותה סיבה נהג להיכנס לביתו דרך כניסה צדדית. כיום מציעים מספר חוקרים, ביניהם אוליבר סאקס, כי אופיו זה נגרם בשל תסמונת אספרגר, אם כי בהחלט ייתכן כי קוונדיש פשוט היה ביישן ביותר. המעגל החברתי היחיד שלו היה מועדון החברה המלכותית, שחבריו סעדו יחד לפני פגישות שבועיות. קוונדיש החמיץ פגישות אלה לעיתים רחוקות, וזכה לכבוד רב מחבריו. בכל אופן, בשל ביישנותו "אלו שבאו לבקש את דעתו מצאו את עצמם פעמים רבות מדברים כמו לקיר. אם הערותיהם היו ראויות, היו אולי מקבלים תשובה ממולמלת, אך לעיתים קרובות יותר היו שומעים ציוץ נרגז (קולו של קוונדיש היה גבוה ודק ככל הנראה) ומסתובבים לראות שהם באמת מדברים לקיר ואת קוונדיש נמלט לפינה בטוחה יותר". בנוסף, הנרי קוונדיש נהנה לאסוף רהיטים.
בגלל אופיו הלא-חברותי והמסתורי, נמנע קוונדיש בדרך כלל מפרסום עבודתו ורבות מתגליותיו לא היו ידועות אפילו לידידיו המדענים. בסוף המאה התשע-עשרה, הרבה אחרי מותו, עבר ג'יימס קלרק מקסוול על ניירותיו של קוונדיש ומצא תגליות ורעיונות עליהם קיבלו אנשים אחרים קרדיט. דוגמאות לתגליות ורעיונות שגילה קוונדיש: חוק אוהם, חוק הגדלים ההדדיים של ריכטר, חוק הלחצים החלקיים של דלטון, עקרונות של מוליכות חשמלית (כולל חוק קולון) וחוק הגז של שארל.
כתב היד "חום" (Heat), שכתב ככל הנראה בין השנים 1783 ו-1790, מתאר "תאוריה מכנית של החום". בלתי ידוע עד אז, כתב היד נבחן לראשונה בשנות המאה ה-21 המוקדמות. היסטוריון המדע ראסל מק'קורמאק העיר שייתכן ו"חום" הוא כתב היד היחיד מהמאה השמונה-עשרה שהקדים לעסוק בתרמודינמיקה. הפיזיקאי התאורטי דיטריך בליץ סיכם כי בעבודה זו קוונדיש "הבין את טבע החום בצורה נכונה ביסודה".
קוונדיש מת בשנת 1810 בגיל 78 בתור אחד האנשים העשירים ביותר בבריטניה ונקבר, יחד עם רבים מאבותיו, בכנסייה הידועה כיום כקתדרלת דרבי. הדרך בה התגורר בדרבי נקראה על שמו. מעבדת קוונדיש שבאוניברסיטת קיימברידג' נתרמה על ידי אחד מקרוביו המאוחרים של הנרי קוונדיש, ויליאם קוונדיש, הדוכס השביעי של דבונשייר, רקטור האוניברסיטה בין השנים 1861–1891.
גזים ואטמוספירה
שמאל|ממוזער|250px|תהליך הפקה ואיסוף המימן
קוונדיש נחשב לאחד ה"כימאים הפנאומטיים" של המאות השמונה-עשרה והתשע-עשרה, יחד עם ג'וזף פריסטלי, ג'וזף בלק, דניאל רתרפורד ואחרים. על ידי שילוב מתכות עם חומצות חזקות, הפיק קוונדיש גז מימן (H2), אותו בודד וחקר. למרות העובדה שאחרים, כמו רוברט בויל, הפיקו גז מימן עוד לפניו, בדרך כלל מייחסים את גילוי טבעו הבסיסי של המימן לקוונדיש.
קוונדיש הבחין שמימן, או כפי שקרא לו- "אוויר דליק", מגיב עם חמצן ויחד הם יוצרים מים. ג'יימס וואט ואנטואן לבואזיה הבחינו בכך אף הם, מה שגרם למחלוקת למי לייחס את התגלית. בכל אופן, קוונדיש התנגד לתאוריה של לבואזיה לגבי תרכובות כימיות וניסה להסביר את הניסוי שלו במונחים של פלוגיסטון.
קוונדיש גם קבע במדויק את הרכב האטמוספירה של כדור הארץ. במאמר שכתב בשנת 1785, תיאר ניסויים בהם מימן ואוויר רגיל משתלבים ביחסים ידועים ואז מתפוצצים עם ניצוץ חשמלי. בכל אחד מהמקרים הבחין קוונדיש בהיווצרות של מים ובכך שנפח הגז לאחר הפיצוץ תמיד היה קטן יותר מנפחו לפני הפיצוץ. על ידי מדידות זהירות הוא הגיע למסקנה שאוויר רגיל מורכב מ-20% חמצן ו-80% חנקן.
באותו מאמר תיאר קוונדיש ניסוי בו הצליח "להסיר" את גז החמצן ואת גז החנקן ממדגם של אוויר אטמוספירי עד שנותרה רק בועה קטנה של גז אחר במדגם המקורי. מניסוי זה הסיק קוונדיש שלא יותר מ-1/120 מאטמוספירת כדור הארץ שונה מחמצן או מחנקן. כמאה שנים לאחר מכן הראו ויליאם רמזי ולורד ריילי ששארית הגז הזו כוללת ארגון, יסוד שלא היה ידוע באותו זמן.
צפיפות כדור הארץ
בנוסף להישגיו בתחום הכימיה, קוונדיש ידוע גם בשל ניסוי קוונדיש, הניסוי הראשון למדוד את כוח הכבידה בין מסות במעבדה והראשון לתת ערך מדויק לצפיפות כדור הארץ. עבודתו של קוונדיש הובילה אחרים למציאת ערכים מדויקים עבור קבוע הכבידה (G) ומסת כדור הארץ. בהתבסס על תוצאות הניסוי ניתן לחשב שקבוע הכבידה G הוא , מה שמתיישב יפה עם ערך G הידוע בימינו .
הציוד ששימש את קוונדיש בניסוי עוצב ונבנה על ידי הגאולוג ג'ון מישל שמת בטרם הספיק לבצע את הניסוי. המתקן נשלח בארגזים לקוונדיש, אשר השלים את הניסוי ב-1797–1798 ופרסם את התוצאות. הנרי קוונדיש הבחין שמתקנו של מישל יהיה רגיש לשינויים בטמפרטורה ולזרמי אוויר, וכדי למנוע זאת הוא הניח את המתקן בחדר אטום עם בקרה חיצונית וטלסקופ.
המתקן הניסיוני הורכב ממאזני פיתול למדידת המשיכה הכבידתית בין שני כדורי עופרת של כ-159 ק"ג ושני כדורי עופרת של כ-730 גרם. בעזרת ציוד זה מצא קוונדיש שצפיפותו הממוצעת של כדור הארץ גדולה פי 5.48 מצפיפות המים. לאחר מכן גילה ג'ון הנרי פוינטינג שהנתונים היו אמורים להוביל לערך 5.448, ובאמת זהו הערך הממוצע של 29 המדידות שכלל קוונדיש במאמר שכתב.
ספרים בדרך-כלל מתארים את עבודתו של קוונדיש כמדידת קבוע הכבידה G או מסת כדור הארץ. היות ששני אלה קשורים בצפיפות כדור הארץ על ידי רשת טריוויאלית של קשרים אלגבריים, זו אינה טעות, אך כוונתו של קוונדיש הייתה כאמור למצוא את צפיפות כדור הארץ. הפעם הראשונה שקבוע הכבידה קיבל את שמו הייתה בשנת 1873, כמעט 100 שנים אחרי ניסוי קוונדיש, אך הקבוע היה בשימוש מאז זמנו של ניוטון.
חשמל
קוונדיש כתב מאמרים על נושאים בחשמל עבור החברה המלכותית, אך מרבית עבודתו בתחום החשמל לא היה ידוע עד כמאה שנים אחר כך, בשנת 1879, כאשר ג'יימס קלרק מקסוול אסף ופרסם אותו, הרבה אחרי שמדענים אחרים כבר קיבלו קרדיט על אותן תגליות. לפי המהדורה האחת-עשרה של אנציקלופדיה בריטניקה, בין תגליותיו של קוונדיש כלולים:
רעיון הפוטנציאל החשמלי, שקוונדיש קרא לו "מידת החשמול".
יחידה מוקדמת של קיבול, זו של כדורים בקוטר אינץ'.
נוסחת הקיבול של לוחות קבל.
רעיון הקבוע הדיאלקטרי של חומר.
הקשר בין הפוטנציאל החשמלי והזרם, הידוע כיום כחוק אום.
חוקים לחלוקת הזרם בחיבור מקבילי במעגלים, המיוחסים כיום לצ'ארלס ויטסטון.
חוק קולון.
קישורים חיצוניים
הנרי קוונדיש, באתר מוזיאון המדע בירושלים
הערות שוליים
קטגוריה:מגלי יסודות כימיים
קטגוריה:כימאים בריטים
קטגוריה:זוכי מדליית קופלי
קטגוריה:עמיתי החברה המלכותית
קטגוריה:בריטים שנולדו ב-1731
קטגוריה:בריטים שנפטרו ב-1810
קטגוריה:מונצחים בשלט כחול של ארגון המורשת האנגלית
| 2023-10-29T20:21:55
|
קרל וילהלם שלה
|
קרל וילהלם שֵׁלֶה (בשוודית: Carl Wilhelm Scheele; 9 בדצמבר 1742 – 21 במאי 1786) היה כימאי ורוקח שוודי, מאבות הכימיה המודרנית.
חייו
קרל וילהלם שֵׁלֶה נולד בשטרלזונד שבפומרניה השוודית (כיום בגרמניה), והיה אחד מאחד-עשר ילדים. בגיל 14 התמנה לעוזר רוקח בסטוקהולם. החומרים הכימיים שהיו בבית המרקחת איפשרו לו להתחיל לחקור ולגלות.
ב-1770 הוא עבר לאופסלה שם גילה את "אוויר האש" – החמצן. בגלל תנאי התקשורת במאה ה-18 היה שלה מבודד מעולם המדע האירופי, למרות שהתכתב עם לבואזיה וקיבל ממנו עותק מספרו הראשון. שֵׁלֶה כתב ספר שבו תיאר את היסוד החדש שגילה, החמצן, אבל הספר לא יצא לאור עד 1777. אז כבר היו מודעים לעובדה כי ג'וזף פריסטלי גילה את החמצן ב-1774, כך שהכבוד ניתן לו ולא לשֵׁלֶה שגילה את היסוד שנתיים קודם לכן.
הוא גילה יסודות נוספים: בריום, כלור, מגנזיום, מוליבדן וטונגסטן. כן גילה תרכובות רבות: פלואור מימני, סיליקון פלואורי, גפרית מימנית וציאניד מימני. הוא בודד, טיהר ותיאר תכונות של תרכובות רבות מאוד.
ב-1775 הוענקה לו חברות באקדמיה המלכותית למדעים, כבוד שלא הוענק קודם לכן לרוקח.
עבודתו עם רעלים רבים, בעיקר ציאניד, גרמה להתדרדרות בריאותו והוא מת בהיותו בגיל 43 בלבד.
רק כמאה שנה לאחר מותו עברו שני סטודנטים על כתביו שהוחזקו באקדמיה המלכותית השוודית למדעים והביאו לאור ב-1892 את תרומתו המדעית החשובה.
קישורים חיצוניים
קטגוריה:חברי האקדמיה המלכותית השוודית למדעים
קטגוריה:מגלי יסודות כימיים
קטגוריה:כימאים שוודים
קטגוריה:ילידי 1742
קטגוריה:נפטרים ב-1786
| 2023-12-01T21:43:07
|
זיכרון גישה אקראית
|
זיכרון גישה אקראית או זיכרון גישה ישירה (RAM, ראשי תיבות של Random Access Memory) הוא שם כללי למספר רב של סוגי זיכרון מחשב, המתאפיינים כולם ביכולת המעבד לגשת ישירות לכל תא בזיכרון לפי כתובתו, לכתוב בו ולקרוא ממנו. ההתייחסות הנפוצה לזיכרון מחשב היא למעשה התייחסות לזיכרון הגישה האקראית הראשי שלו.
סוג הזיכרון הנמצא בשימוש נפוץ ביותר בימינו הוא DRAM. זיכרון מסוג זה הוא זיכרון נדיף (volatile), שדורש רענון (refresh) מספר פעמים בשנייה כדי לשמור את תוכנו. מסיבה זו, זיכרון DRAM מאבד את תוכנו עם ניתוק הזיכרון ממקור האנרגיה שלו.
היסטוריה
ממוזער|שמאל|200px|זיכרון קו משהה כספיתי של ה־ENIAC
ממוזער|שמאל|200px|זיכרון ליבה מגנטית של מחשב CDC 6600, 64x64 סיביות (512 בייטים). ממדי הרכיב הם 10.8 x 10.8 ס"מ. זיכרון מסוג זה הוא ה־RAM הראשון שזכה לתפוצה נרחבת
ארכיטקטורת פון נוימן היא מודל שהציע בשנות הארבעים המתמטיקאי ג'ון פון נוימן למבנהו של המחשב. במודל זה, זיכרון המחשב משמש הן לאחסון התוכנית והן לאחסון הנתונים שתוכנית זו קוראת או כותבת בעת ביצועה על ידי המעבד. מרבית המחשבים בנויים על־פי מודל זה. במימוש המקובל של ארכיטקטורה זו, זיכרון המחשב הוא זיכרון גישה אקראית.
בראשית ימי המחשוב, רבים מסוגי הזיכרון הזמינים לא היו מסוג "זיכרון גישה אקראית". אחד מסוגי הזיכרון הנפוצים היה קו משהה כספיתי . סוג זה היווה את הזיכרון העיקרי של המחשב המסחרי הראשון – ה-ENIAC. בהתקני זיכרון אלו, הגישה לזיכרון היא סדרתית, כלומר בכל רגע נתון כתובת מסוימת בזיכרון זמינה לקריאה או כתיבה, וכדי לקרוא או לכתוב מכתובת כלשהי, על המחשב להמתין שתורה של אותה כתובת יגיע.
סוג נוסף נקרא "שפופרת ויליאמס" . זיכרון זה בנוי משפופרת קרן קתודית, ומבוסס על ה"זיכרון" של חומרים פוספורסצנטיים, שמאירים כאשר פוגעת בהם קרן האלקטרונים. שפופרת אופיינית זוכרת 1,024 או 2,560 סיביות. הזיכרון מהיר יותר מזיכרונות המבוססים על קווים משהים, אך סובל מבעיות אמינות, ותפוצתו הייתה מצומצמת.
בכמה מהמחשבים הראשונים נעשה שימוש בתוף מגנטי כהתקן זיכרון. כדי לקרוא או לכתוב לכתובת בזיכרון, יש להמתין עד שהמקטע המתאים בתוף יחלוף מול הראש הקורא, ולכן הזיכרון הזה אטי. למרות חסרונות אלו, המחיר והאמינות נתנו לטכנולוגיה זו מקום והצלחה מסוימת במחשבים הראשונים. המחשב הראשון שיוצר בייצור סדרתי, ה-IBM 650, עשה שימוש בזיכרון זה.
החל מאמצע שנות ה־50 של המאה ה־20, בעקבות מספר המצאות, התפשט השימוש בסוג חדש של זיכרון – זיכרון ליבה מגנטית. זהו זיכרון הגישה האקראית הראשון שזכה לתפוצה רחבה.
טכנולוגיה זו עדיפה כמעט מכל בחינה על טכנולוגיות הזיכרון שקדמו לה: צפיפות, אמינות, מהירות, צריכת הספק ומחיר. יתרון נוסף הוא שזיכרון זה אינו נדיף, ושומר על תוכנו גם כאשר אספקת החשמל נפסקת.
הזיכרון מבוסס על העיקרון הפיזיקלי של חֶשֶל מגנטי (היסטרזיס), לפיו ניתן למגנט חומרים מסוימים, כמו הפריט , והם "זוכרים" את מצב המיגנוט שלהם. הזיכרון בנוי ממערך של טבעות פריט בצורת טורואיד . בכל טבעת עוברים שלושה או ארבעה כבלים, ובאופן זה הן מהוות למעשה ליבה של שנאי, ומתמגנטות בכיוון אחד או בכיוון ההפוך כתוצאה ממעבר זרם חשמלי בכבלים. כל אימת שבאחת הטבעות מתהפך כיוון המיגנוט, הטבעת משרה זרם חשמלי בכבל נוסף, המשמש לקריאת הזיכרון.
תוך זמן לא רב החליף זיכרון הליבה את כל התקני הזיכרון שקדמו לו. במקביל להשתכללות והתחזקות המחשבים, השתכלל גם זיכרון הליבה, כאשר הכיוון העיקרי היה מיזעור, ליצירת זכרונות גדולים יותר ויותר. תהליך הייצור, שדורש השחלת כבלים דקים ביותר בליבות קטנות יותר ויותר היה כמעט כולו ידני, חרף ניסיונות רבים לאוטומציה.
כמעט החל מהצגתו, ועד שהוחלף על ידי זכרונות מוליכים למחצה במחצית הראשונה של שנות ה-70 של המאה ה-20, שלט זיכרון הליבה בכיפה, ללא תחרות. במקביל למזעור, ירד גם מחירו בהתמדה. בראשית ימיו, מחירה של סיבית זיכרון ליבה היה בערך דולר אמריקאי אחד, ובאחריתם בערך סנט.
ניתן לממש התקני זיכרון גם באמצעות שערים לוגיים, שהם רכיבי החומרה העיקריים מהם בנויים מחשבים. בראשית ימי המחשוב השתמשו במנורות רדיו למימוש שערים לוגיים, ועקב כך שימוש בשערים לוגיים למימוש זיכרון היה מוגבל מאוד, משיקולים של נפח, הספק ומחיר.
לאחר המצאת הטרנזיסטור ב־1948, ובייחוד עם התפשטות השימוש במעגלים משולבים, התקני זיכרון הבנויים על מוליכים למחצה דחקו את רגלי כל התקני הזיכרון האחרים, ולמעשה החל מאמצע שנות ה-70 של המאה ה-20 כל התקני הזיכרון המיוצרים מבוססים על טכנולוגיה זו, כאשר רובם ככולם נחשבים ל"זיכרון גישה אקראית".
זיכרון קריאה בלבד – ROM
קיימים התקני חומרה שהם "כמעט כמו" זיכרון, והמכונים "זיכרון קריאה בלבד". התקנים אלו, המאפשרים גישה אקראית, לא עונים על ההגדרה המקובלת לזיכרון מחשב, משום שהמעבד אינו יכול לכתוב לתוכם, אלא רק לקרוא מהם מידע שנכתב מראש. נהוג להבחין בין מעין זיכרון זה לבין זיכרון רגיל, ובהתאם ניתן למצוא בהרבה הסברים חלוקה של זיכרון המחשב ל־ROM ול־RAM.
ניתן לומר כי ההבדל העיקרי בין ROM (זיכרון לקריאה בלבד) לבין RAM (זיכרון לגישה אקראית) הוא ש־RAM מחזיק במידע זמני ומקצה זיכרון על מנת להפעיל תוכנית מסוימת, ולפיכך דורש "כוח" (מקור מתח חשמלי) מהמחשב. לאחר שההקצאה מהזיכרון לתוכנית מסוימת הסתיימה, הזיכרון הזמני שהוקצה, מפונה לטובת תוכנית אחרת המופעלת ברקע, ולכן הוא נקרא גם זיכרון זמני או זיכרון נדיף. עם ניתוק הזיכרון ממקור האנרגיה שלו, הוא מאבד את תוכנו.
מהירות הזיכרון
בנוסף לפרמטר של נפח הזיכרון שנמדד בבתים, ביחידות שגדלו במשך השנים, מקילובייט למגהבייט ועד לגיגהבייט בתחילת המאה ה־21, ישנו פרמטר של מהירות הזיכרון שנמדד במספר פעולות בשנייה (הרץ). ככל שפיתוח הזיכרונות התקדם כך הואצה מהירותם. רכיב זיכרון מסוג DDR (בשנת 2006), למשל, פעל לרוב במהירות של 400MHz, ואילו רכיב DDR3 הואץ ב־2011 עד 2,000 MHz. רכיבי DDR4 הואצו למהירות של יותר מ-5,600MHz בשנת 2019.https://betanews.com/2019/01/22/hyperx-ddr4-5608mhz-ram/
האצת הגישה לזיכרון
אף שמהירות הזיכרון גדלה במהלך השנים באופן דרמטי, עדיין קיים פער בין מהירות הזיכרון למהירות המעבד. מעבדים מודרניים פועלים בקצב הגבוה באופן משמעותי מקצב העבודה של הזיכרון, ולכן נוצר צוואר בקבוק בגישה לזיכרון. התמודדות עם בעיה זו היא באמצעות הוספת זיכרון מטמון המוטמע במעבד עצמו (או בקרבתו) וניהול מדרגי של הזיכרון.
זיכרון המטמון הוא זיכרון מחשב מהיר שקיבולתו קטנה, ותפקידו לצמצם את הגישה לזיכרון הראשי המאופיינת באיטיות ביחס למהירות המעבד. הגישה של המעבד אל זיכרון המטמון היא הישירה והמהירה ביותר, ועל כן פעולות של המעבד על נתונים מזיכרון המטמון, הן מהירות הרבה יותר מאלה המתבצעות על נתונים מהזיכרון הראשי.
מבנה הנתונים בזיכרון
יחידת הנתונים הקטנה ביותר של הזיכרון היא סיבית (ביט), שלה שני ערכים בלבד: 0 או 1. ההבחנה בין שני ערכים אלה מיושמת בשני סוגים של מתח חשמלי, כשאחד מייצג את ה־0 והשני את ה־1. גישת המעבד לזיכרון נעשית ביחידה גדולה יותר – בייט (Byte), המורכבת, במחשבים מודרניים, מ־8 סיביות. לכל בית יש כתובת, המשקפת את מספרו הסידורי מתחילת הזיכרון. הנתונים נשמרים בזיכרון המחשב בשיטת סדר בתים.
שתי יחידות נתונים אלה מתקיימות גם בנתונים המאוחסנים באמצעי לאחסון נתונים.
יחידת נתונים נוספת, המאפיינת רק את הזיכרון והמעבד, היא המילה. במחשבי סדרת IBM System/360, שיצאה לעולם בשנת 1964, נקבע גודל מילה של 32 סיביות (ארבעה בתים). גודל זה של מילה הפך מאז למקובל ביותר, וגם במחשבים אחרים מקובל גודל מילה השווה לגודל זה, למחציתו או לכפליים ממנו. במעבד אינטל 8086, למשל, גודל מילה הוא 16 סיביות. לגודל המילה יש השפעה גם על גודל הזיכרון המרבי במחשב, משום שמילה (או חלק ממנה) משמשים לרישום הכתובת. לדוגמה, מעבד עם מילה בגודל 32 סיביות מאפשר שימוש בזיכרון שגודלו עד 4GB (4,294,967,296 בתים) משום שבעזרת 32 סיביות ניתן לייצג ערכים שונים. בשנותיה הראשונות של מערכת 360 שימשו רק 24 סיביות מתוך המילה לרישום כתובת, ולאחר מכן נוצלו למטרה זו 31 סיביות, כדי לאפשר זיכרון מרבי גדול יותר.
הזיכרון הוא רצף אחיד של ביטים, בתים ומילים. המשמעות לרצף זה ניתנת על ידי המעבד, הרואה חלק ממנו כרצף פקודות בשפת מכונה ומבצע אותן, ועל ידי התוכנה, הרואה חלקים מרצף זה כטקסט (בשיטות שונות של קידוד תווים), כמספר שלם (לפי סדר הבתים המתאים למעבד), כמספר בנקודה צפה, וכו'.
השימוש בזיכרון
זיכרון המחשב משמש לאחסון התוכנית שהמחשב מבצע ולאחסון הנתונים שתוכנית זו קוראת או כותבת בעת ביצועה על ידי המעבד. בהתאם לכך, תוכנו של הזיכרון משתנה תוך כדי פעולת התוכנית. בעיקר משתנה החלק שבו נמצאים הנתונים המעובדים, אך לעיתים משתנה גם החלק שבו נמצאת התוכנית (הוא בוודאי משתנה כאשר התוכנית המתבצעת מוחלפת באחרת). בנוסף לזיכרון, רוב המחשבים מכילים גם אמצעי אחסון חיצוניים, שתוכנם נשמר לטווח ארוך, ובהם דיסק קשיח, תקליטור, דיסק און קי ועוד. בעבר כונו שני הסוגים הללו "זיכרון ראשי" ו"זיכרון משני", בהתאמה.
גודל הזיכרון שהמחשב זקוק לו תלוי ביישומי המחשב אותם מפעיל המשתמש וביעילות מערכת ההפעלה של המחשב. מערכות ההפעלה ותוכנות מחשב בכלל דורשות כמות מינימלית של זיכרון RAM כדי לפעול כהלכה.
במחשבים אישיים, להרצת מערכת חלונות XP נחוץ זיכרון של לפחות 128 מגה בייט RAM כדי לפעול באופן מלא. מחשבים בעלי 64–128 מגה בייט עדיין יכולים להשתמש במערכת ההפעלה הזו, אך חלקים מהפונקציונליות שלה יהיו מנוטרלים. במחשב עם פחות מ־64 מגה בייט אין אפשרות להתקין את המערכת. במקרים רבים, הגדלת הזיכרון (אם על ידי הוספת כרטיס זיכרון, או על ידי החלפת כרטיס קיים בגדול יותר) משפרת את ביצועי המחשב.
במחשבים הראשונים שימש הזיכרון את מערכת ההפעלה, ובנוסף לה תוכנית אחת בלבד (בזמן נתון), שלרשותה עמד כל יתר הזיכרון של המחשב. בתחילת שנות ה־60 של המאה ה־20 נוצרו מערכות הפעלה הפועלות בריבוי משימות, כך שבזיכרון שכנו בזמן נתון תוכניות אחדות, שכל אחת מהן קיבלה לשימושה נתח מהזיכרון, שנקרא מחיצה.
זיכרון וירטואלי
הצורך בזיכרון גדול יותר, יחד עם מחירו הגבוה של זיכרון RAM הובילו בשנות ה־70 של המאה ה־20 לפתרון של זיכרון וירטואלי, שבו הזיכרון העומד לכאורה לרשות התוכניות המבוצעות גדול משמעותית מהזיכרון הפיזי. זיכרון וירטואלי הוא מרחב זיכרון מדומה העומד לרשות תהליך, והוא גדול מהזיכרון הפיזי המשמש תהליך זה. מרחב הזיכרון הווירטואלי נמצא על אמצעי לאחסון נתונים (כגון דיסק קשיח), והחלקים מתוכו הנחוצים למעבד בזמן נתון מובאים לזיכרון הממשי על ידי מערכת ההפעלה, תוך שהם מחליפים חלקי זיכרון שאין בהם צורך באותו רגע.
הגישה לזיכרון הווירטואלי נעשית בשיטת דפדוף. כל כתובת זיכרון שאליה ניגש המעבד היא כתובת וירטואלית המורכבת ממקטע (segment) והֵסֶט (offset). תפקיד היחידה לניהול זיכרון, רכיב חומרה הקיים בדרך כלל במעבד, להפוך את הכתובת הווירטואלית המתבקשת לכתובת פיזית בעת הפנייה לזיכרון.
בסיסו של הזיכרון הווירטואלי בעובדה שגם תוכנית הזקוקה לזיכרון רב, אינה זקוקה לכולו בבת אחת, אלא משתמשת בזמן נתון רק בחלק מהזיכרון הכולל שהיא צורכת, ולכן די בהחזקתו של חלק זה בלבד בזיכרון הפנימי, עם אפשרות להחלפתו לפי הצורך, בלי שהחלפה זו תפגע משמעותית בביצועי המחשב.
הצגת תוכן הזיכרון
תוכנו של הזיכרון ברגע נתון מעניין לעיתים את המתכנת, בעת שהוא עוסק בניפוי שגיאות. למטרה זו באפשרותו לקבל תדפיס זיכרון (core dump), המציג לו את מלוא תוכנו של הזיכרון ששימש את התוכנית הנבדקת ברגע שבו נפסקה פעולתה. כיוון שגודל בית בזיכרון הוא 8 ביטים, מוצג הזיכרון בבסיס הקסדצימלי, שבו שתי ספרות מייצגות בית אחד. בתדפיס זה התוכנה מוצגת בשפת מכונה, המובנת רק למתכנתי שפת סף.
מימוש פיזי של זיכרון גישה אקראית
זיכרון ליבה מגנטית
זיכרון ליבה מגנטית (Magnetic-core memory) היה הדרך הנפוצה למימוש זיכרון גישה אקראית בשנים 1955–1975. יחידת הזיכרון הבסיסית, ביט, מומשה על ידי טבעת ניתנת למגנוט בשתי דרכים, שדרכה עברו שני חוטים, בצורת שתי וערב. גישה לטבעת מסוימת, לקריאה ולכתיבה, נעשתה באמצעות העברת זרם חשמלי בשני החוטים העוברים דרכה.
בסוף שנות ה־70 הוחלף זיכרון זה בזיכרון עשוי מוליכים למחצה.
סוגי זיכרון מבוססי מוליכים למחצה
קיימים סוגים רבים של זיכרון מבוסס מוליכים למחצה. שני הנפוצים בהם מוכרים בדרך כלל כ־SRAM ו־DRAM
זיכרון סטטי – SRAM
SRAM, או Static RAM הוא מימוש זיכרון באמצעות טרנזיסטורים. המימוש הנפוץ הוא באמצעות מעגל פליפ פלופ. התקני SRAM דורשים לפחות שישה טרנזיסטורים לכל סיבית של זיכרון. התקנים אלו מהירים מאוד, ואינם דורשים רענון ("Refresh") של תוכן הזיכרון. לעומת התקני DRAM, התקן SRAM הוא מהיר יותר, אך צפוף פחות (כלומר רכיב באותו גודל מכיל פחות זיכרון), צורך הספק גבוה יותר, ויקר יותר.
זיכרון דינמי – DRAM
שמאל|ממוזער|250px|כרטיסי DDR בנפח 512 מגהבייט ובתדר 400 מגהרץ
DRAM או Dynamic RAM הוא התקן זיכרון בו נשמר תוכן הזיכרון בהתקן דמוי קבל. כיוון שסיבית בודדת של זיכרון נשמרת בקבל יחיד (לעומת מספר טרנזיסטורים בהתקני זיכרון אחרים), זיכרון DRAM מספק צפיפות גבוהה ביותר ומחיר (משוקלל לגודל הזיכרון) נמוך יותר מרוב סוגי הזיכרון האחרים. חסרונו של זיכרון זה הוא בעובדה שיש לרענן אותו כל הזמן. משמעות הרענון היא חידוש המטען בקבל, שבגלל הפסדים של זרם זליגה הולך ופוחת כל הזמן.
פעולת הרענון עלולה לעכב את הגישה לזיכרון: אם המעבד מנסה לגשת לכתובת מסוימת בדיוק ברגע שמעגלי הרענון מרעננים אותה, הגישה מהמעבד מתעכבת.
השימוש היעיל ביותר ב־DRAM מודרני מתבצע על ידי גישה ב"פרצים" ("Bursts"), כלומר קריאה מן הזיכרון של מספר מילים שנמצאות בכתובות רציפות. גודל הפרץ האופטימלי תלוי בסוג הזיכרון, אך הגודל המקובל הוא ארבע מילים: קריאה בפרץ אחד של ארבע מילים בכתובות רציפות בזיכרון מהירה בהרבה מקריאה של ארבע מילים שנמצאות כל אחת בכתובת אחרת.
בגלל שתי תכונות אלו (המתנה לרענון והעדיפות לקריאה בפרצים), אפשר לומר ש־DRAM למעשה חורג מעט מהגדרת "זיכרון גישה אקראית". למרות זאת מקובל כיום להתייחס ל־DRAM כאל זיכרון גישה אקראית.
זיכרון מסוג DRAM הוא הזיכרון הנפוץ ביותר בשימוש בימינו, וקיימים דורות רבים של טכנולוגיה זו (ראו להלן).
סוגים נוספים של זיכרון מוליכים למחצה
קיימים סוגים נוספים רבים של זיכרון מוליכים למחצה, כולל סוגים של זיכרון לא נדיף ("Non-volatile"), ובהם זיכרון בועות, וסוגים נוספים מפותחים כל הזמן. עם זאת, בגלל הצלחתה של התעשייה האלקטרונית להמשיך ולייצר DRAM בצפיפות הולכת וגדלה ומחיר הולך ויורד, אין סיבה לחשוב שאחד מהסוגים הנוספים הללו יהפוך לסוג הזיכרון העיקרי בשימוש.
כרטיסי זיכרון גישה אקראית
שמאל|ממוזער|200px|זיכרונות RAM מלמעלה למטה:DIP, SIPP, SIMM 30 pin, SIMM 72 pin, DIMM (168-pin), DDR DIMM (184-pin). למעט הפריט העליון, כל הפריטים הם כרטיסי זיכרון
כרטיסי זיכרון גישה אקראית הם לוחות של מעגלים מודפסים שבקצה האחד שלהם יש משטח עם קצוות מתכתיים חשופים הננעץ בחריצים המיועדים לכרטיסי הזיכרון, בלוח האם. הרכיבים הבולטים ביותר בכרטיסים הם סדרה של שבבים גדולים וזהים, שבבי הזיכרון.
סוגי כרטיסי זיכרון RAM, על פי האות החשמלי שהם מתאימים לו:
DDR3
DDR2
DDR SDRAM
SDRAM
RDRAM
EDO
ראו גם
RAM Drive
Memtest86
זיכרון עבודה
קישורים חיצוניים
How RAM Works by Jeff Tyson and Dave Coustan
Ultimate Memory Guide, HOW MEMORY WORKS, Kingston Tools
הערות שוליים
קטגוריה:חומרה
קטגוריה:זיכרון מחשב
קטגוריה:התקני זיכרון אלקטרוניים
קטגוריה:ארצות הברית: המצאות
| 2024-10-07T21:12:07
|
היסודות הפיסיקלים
|
REDIRECTיסוד כימי
| 2005-04-09T06:32:03
|
דו תחמוצת הפחמן
|
REDIRECT פחמן דו-חמצני
| 2006-11-10T14:33:55
|
היסטוריה של הפיזיקה עד המאה ה-20
|
פיזיקה היא חקר הטבע, ובמיוחד חקר תופעות הטבע המדידות, כגון תנועתם של כוכבים, דינמיקה של גופים על פני כדור הארץ, תנועת נוזלים, חום, אור וכיוצא באלה.
ההיסטוריה של הפיזיקה היא פירוט התהליכים והאירועים שבהם הועלו השאלות בתחומי הפיזיקה, כיצד התפתחו הכלים להתמודדות עם השאלות הללו - הכלים המחשבתיים והכלים הניסיוניים-טכנולוגיים, וכיצד התפתחו התורות הנותנות מענה לשאלות הללו, תורות המרכיבות את הפיזיקה המוכרת לנו עד למאה ה-20 וכן התורות אשר התגלו כבלתי נכונות ונחשבות עד למאה-20 כמיושנות.
רבות מהשאלות שהעסיקו את הפיזיקאים עד המאה ה-20 הועלו כבר בעת העתיקה, אולם בעת ההיא לא היה הבדל ברור בין דת, מיסטיקה ומדע - והחיפוש אחר תשובות לשאלות הללו הובא במסגרת לימודים דתיים ומיתולוגיות. ביוון העתיקה התפתחה הפילוסופיה השואפת לתת מענה בין השאר גם לשאלות על מבנה החומר והיקום באמצעות טיעונים מבוססי הגיון. התחומים המיוחסים היום לפיזיקה היוו ענף של הפילוסופיה, שנחשבה פילוסופיה טבעית. גדולי המדענים הנחשבים עד המאה ה-20 כפיזיקאים, דוגמת אייזק ניוטון, נחשבו לפילוסופים טבעיים. בימי הביניים, בעיקר בעבודותיו של אבן אל-היית'ם, החלה להתפתח השיטה המדעית, שלפיה יש להכריע בין מודלים שונים של המציאות על סמך ניסוי, גישה שהיוותה בסיס למהפכה המדעית במאה ה-16. בתקופת המהפכה המדעית, החלה הפיזיקה להתגבש כענף נפרד מהפילוסופיה הטבעית. מהפכה זו מסמנת גם את תחילתו של תהליך ממושך של הפרדה בין המדע לבין הדת. המכניקה הניוטונית נחשבת לתחילתה של הפיזיקה הקלאסית, פיזיקה שהגיעה לשיאה במאה ה-19 עם גילוי משוואות מקסוול וחוקי התרמודינמיקה. תחילת המאה ה-20 מסמנת קו גבול חדש, שבו נופצו חוקי הפיזיקה הקלאסית ונולדה הפיזיקה המודרנית.
ההיסטוריה של הפיזיקה קשורה באופן הדוק להתפתחות ענפים מדעיים נוספים, במיוחד המתמטיקה והכימיה. התפתחויות בפיזיקה דחפו ליצירת תורות מתמטיות כגון החשבון האינפיניטסימלי, שהיו חיוניות להתפתחות הפיזיקה. תגליות בכימיה, כהצגת הטבלה המחזורית, היו צעדים חשובים בדרך לגילויים בפיזיקה (במקרה זה לגילוי מבנה האטום ולתורת הקוונטים) שנתנו בסיס מתמטי לכימיה.
התפתחות הפיזיקה הביאה לשינויים משמעותיים בעולם החומרי, במתמטיקה, בפילוסופיה ודרך פיתוח הטכנולוגיה, גם לשינויים חברתיים.
פרהיסטוריה והעת העתיקה
שמאל|ממוזער|230px|אלוהים בורא את האור, ביום הראשון לבריאה. תחריט של גוסטב דורה
בתרבויות קדומות רבות ישנן מיתולוגיות המכילות את סיפור בריאת העולם וכן סיפורים המספקים הסברים לשאלות כגון:
מדוע עצמים שאינם נתמכים נופלים לארץ?
מדוע יש לחומרים שונים תכונות שונות?
מהי צורת כדור הארץ?
כיצד מתנהגים עצמים שמימיים כמו השמש, הירח והכוכבים, ומדוע?
לדוגמה, במיתולוגיה היוונית תנועת השמש מוסברת בכך שאל השמש (אפולו) נע כל יום בשמים במרכבה עשויה אש, וכן שברקים הם כלי המלחמה של זאוס מלך האלים.
מספר רב של תרבויות קדומות עסקו בתצפיות אסטרונומיות. לחקר הכוכבים הייתה משמעות דתית רחבה בנוסף לחשיבות מעשית בחקלאות ובניווט, למשל. על פי מיקומי הכוכבים יכלו חקלאים לקבוע במדויק את עונות השנה. כך לדוגמה האתר סטונהנג' שבאנגליה שנבנה בין המאה ה-32 למאה ה-21 לפנה"ס, שימש על פי כמה תאוריות לתצפיות אסטרונומיות, והציר המרכזי שלו בנוי כך שהשמש תזרח דרכו ביום הארוך בשנה. גם הפירמידה הגדולה של גיזה המתוארכת לאמצע האלף השלישי לפנה"ס, וכן הפירמידות של המאיה מעידות על ידע אסטרונומי נרחב של בוניהם. הניצנים של האסטרונומיה המערבית החלו במסופוטמיה. כישוריהם החשבוניים של הבבלים איפשרו להם למדוד את המרחק לירח בדיוק מרשים. בימיו של נבונסר (747–733 לפנה"ס) החל להתבצע תיעוד שיטתי של תנועת הכוכבים, שאיפשר להם לגלות מחזוריות שונות, כגון מחזוריות של 18 שנה בין ליקויי הירח. תיעוד זה שימש את תלמי כאלף שנים מאוחר יותר, בבואו לתת מודל מתמטי לתנועת הכוכבים.
יוון העתיקה
"הנס היווני"
יוון העתיקה, ערש התרבות המערבית, העלתה תרומות חשובות להתפתחות הפיזיקה במישורים רבים. הפילוסופיה העשירה שהתפתחה ביוון הציעה שפע של תורות והשקפות לגבי מהות העולם ומרכיביו. הפילוסופיה היוונית הייתה הראשונה שדגלה בהסבר נטורליסטי, ובהשקפה שניתן להכריע בין תאוריות שונות על סמך טיעונים מבוססי היגיון.
בעיית השינוי
שתי תפיסות עולם מתחרות שלטו בכיפה ביוון העתיקה. תפיסה אחת טענה שהעולם קבוע ובלתי משתנה והשנייה שהעולם בשינוי מתמיד. כך לדוגמה, פרמנידס (520–430 לפנה"ס) טען שהחומר חייב למלא את היקום בצורה אחידה לגמרי ומכאן שלא ייתכן מקום לשינוי ולתנועה. השינויים שאנו רואים הם אשליה. תלמידו זנון הציג שורה של טיעונים מתמטיים שהראו לכאורה ששינוי בלתי אפשרי. לעומתו, הרקליטוס, שלו מיוחס המשפט "אינך יכול לטבול באותו נהר פעמיים", טען שהעולם בשינוי מתמיד. תלמידו דמוקריטוס טען שהיקום בנוי מיחידות בניין יסודיות הקרויות "אטומים", המתחברים ומתנתקים זה מזה בלי הרף.
אפלטון ועולם האידאות
אפלטון הציג פילוסופיה מתוחכמת ששילבה מרכיבים מפילוסופיות השינוי ופילוסופיות המצב הקבוע. אפלטון טען שהמציאות הנראית לעין, שבה שינוי אפשרי, היא השתקפות של עולם נעלה יותר ובלתי משתנה הקרוי 'עולם האידאות'. כך, עצם בעולם, כגון שולחן, הוא חיקוי לא מושלם של השולחן הקיים בעולם האידאות.
הפיזיקה של אריסטו
אריסטו, תלמידו רב ההשפעה של אפלטון, פיתח תאוריה מתחרה לזו של מורו. במקום רעיון האידאה, אריסטו טען שלעצמים בעולם יש מהויות או פוטנציאלים הטמונים בהם. כוחות אלה נותנים להם את צורתם. כמו כן, הם שולטים על תנועתם. אריסטו סבר שכל הדברים בעולם הם תערובות של ארבעה יסודות: אדמה, מים, אוויר ואש. הרעיון העומד בבסיסה של תורת התנועה של אריסטו הוא שגופים שואפים להגיע למקומם הטבעי – גופים כבדים, העשויים בעיקר מיסודות האדמה והמים, שואפים להגיע לאדמה וגופים קלים, שעיקרם אש ואוויר, שואפים להגיע למעלה.
אצל אריסטו מנוחה ותנועה הן שתי תופעות פיזיקליות שונות לחלוטין, ואי אפשר לראות באחת מהן מקרה פרטי של השנייה. התאוריה שפיתח אריסטו הסבירה בצורה משכנעת מגוון רחב מאוד של תופעות, למשל מדוע נוצה נופלת לאט יותר מאבן. עם זאת, היא התקשתה להסביר התמדה של חפצים בניגוד לכיוון תנועתם הטבעי, למשל התמדה של חץ הנורה למעלה. אריסטו טען כי וואקום אינו אפשרי בטבע, ולכן אוויר ממלא את הוואקום מתחת לחץ ודוחף אותו מעלה. הסבר זה נתפש על ידי ממשיכי דרכו כלא משכנע. התאוריה הפיזיקלית של תנועה ארצית שפיתח עתידה הייתה לשלוט בכיפה, בשינויים קלים, במשך כאלף שנים עד למהפכה המדעית.
התפתחות המתמטיקה והשפעתה על הפיזיקה
שמאל|ממוזער|250px|ארכימדס: "תנו לי נקודת אחיזה ואוכל להזיז את העולם"
ביוון העתיקה עברה המתמטיקה התפתחות של ממש. המתמטיקה האינטואיטיבית של ימי קדם, המבוססת על ניסוי וטעייה הפכה לריגורזית. במתמטיקה ובגאומטריה בפרט פותחו סטנדרטים חדשים של הוכחה המבוססים על גזירה לוגית של משפטים מאקסיומות, במקום הסתפקות בהדגמה של נכונות המשפט באמצעים אמפיריים. שיטה זו, שאינה אמפירית, תרמה להתפתחות המתמטיקה ואגב כך להתפתחות הפיזיקה.
היוונים הקדמונים העלו לראשונה את הרעיון שהמתמטיקה יכולה לתאר את המציאות הפיזית, ובכך הניחו את התשתית לפיזיקה כפי שהיא מוכרת כיום. פיתגורס ותלמידיו גילו קשר בין אורכו של מיתר וצליל המופק ממנו, ובהשפעת תגלית זו האמינו שהמציאות כולה ניתנת לביטוי מתמטי ופיתחו תורה מיסטית סביב מושג המספר. השקפה זו נדחתה בימי הביניים, אך שבה ועלתה החל מהמאה ה-16 וניתן לראות את השפעתה על יוהאנס קפלר, שניסה לתאר את המציאות בלשון המתמטיקה, ושילב בעבודותיו רעיונות מיסטיים הקרובים לתורה הפיתגוראית.
ארכימדס, שחי בסירקוזה במאה השלישית לפנה"ס ונחשב לאחד מגדולי המתמטיקאים בכל הזמנים, חקר בין השאר את תורת המנופים, ואת חוקי הציפה (הקרויים על שמו). שיטת המיצוי שפיתח ארכימדס הייתה למעשה הבסיס לחשבון האינפיניטסימלי, תורה שפותחה כעבור 2,000 שנה, והייתה לכלי מרכזי בפיזיקה.
התפתחות האסטרונומיה
שמאל|ממוזער|150px|איור של תלמי
הישגיהם הנרחבים של היוונים בגאומטריה איפשרו להם לעמת מודלים שונים של היקום עם תצפיות אסטרונומיות. את הבסיס לתוכנית המחקר היוונית באסטרונומיה הניח אפלטון, אשר טען, בצורה שעלתה בקנה אחד עם התצפיות, שהכוכבים הקבועים הם חלק מכדור חיצוני מושלם הנע בתנועה מעגלית אחידה מסביב לארץ. אולם, כמה גרמי שמים (כוכבי לכת) סוטים מתנועה זו ולעיתים נעים לאחור. מושפע מהרעיונות הפיתגוראים על מרכזיות המתמטיקה בעולם, אפלטון ייסד תוכנית מחקר "להציל את התופעות", כלומר להסביר את תנועתם של כוכבי הלכת באמצעות שילוב מעגלים הנעים במהירות אחידה.
אאודקסוס מקנידוס, תלמידו של אפלטון, אשר הקים מצפה כוכבים על גדות הנילוס, הציג מודל של היקום לפיו כוכבי הלכת נעים סביב הארץ על גבי 26 כדורים (spheres) מקוּנָנים (nested) ומסתובבים, שציריהם נטויים ביחס זה לזה. בספרו 'על השמים' (De Caelo), שהפך לטקסט לימוד מרכזי במהלך ימי הביניים פיתח אריסטו (384 לפנה"ס-322 לפנה"ס) את המודל ושכללו לכדי 55 כדורים. אריסטו נתן לכדורים ממשות פיזיקלית, וטען שהם אכן עשויים קריסטל, ואינם רק מכשיר מתמטי.
מודל אחר התבסס לא על כדורים מקוננים אלא על שלושה מכשירים גאומטריים, האפיציקל, הדפרנט והאקואנט. את האפיציקל הציג לראשונה אפולוניוס מפרגה (המאה השלישית לפנה"ס), והוא פותח ושוכלל על ידי היפרכוס מניקאה. ככל שהמודל שוכלל יותר, הוא התאים טוב יותר לתצפיות האסטרונומיות, אך מאידך הוא הפך למסובך יותר. המודל הגיע לשיא שכלולו בעבודותיו של תלמי, שחי באלכסנדריה במאה השנייה לספירה. את עבודותיו האסטרונומיות סיכם תלמי בספר "אלמגסט" (למעשה זהו שמו של התרגום הערבי של הספר), וספר זה הפך לבסיס של האסטרונומיה במשך ימי הביניים ועד לתקופת המהפכה המדעית.
המודלים המקובלים באסטרונומיה היוונית היו מודלים גאוצנטרים, שבהן השמש והכוכבים סובבים סביב הארץ. מודלים אלו הצליחו להסביר את כל התופעות הנצפות פרט לשינוי בעוצמת ההארה של מספר כוכבי לכת במהלך השנה. אריסטכוס בן סאמוס (המאה השלישית לפנה"ס) הציע מודל הליוצנטרי, שבו הארץ סובבת סביב השמש, שיכול להסביר זאת. אולם, מודל זה לא התקבל מארבע סיבות: ראשית, המודל לא היה מפותח מתמטית כמו מתחריו הגאוצנטריים. שנית, לא היה הסבר מדוע הארץ נראית במנוחה, ולמה, אם היא נעה, לא ניתקים ממנה עצמים במעופה. שלישית, אם הארץ משנה את מיקומה ביחס לכוכבים הקבועים, היינו מצפים להבחין בפרלקסה, אולם האסטרונומים היוונים לא הבחינו בתופעה זו (כיום ידוע שהכוכבים הקבועים נמצאים במרחק רב הרבה יותר ממה ששיערו היוונים, ולכן הפרלקסה קטנה מאוד, וניתן להבחין בה רק באמצעות טלסקופים משוכללים). רביעית, הארץ נתפשה כמקום מושבם של האלים והאדם.
אף על פי שבמיתולוגיה היוונית כדור הארץ מתואר כשטוח ואף מתואר כי באחד ממסעותיו הגיע הרקולס עד לקצה העולם, היו מדענים יוונים ששיערו שכדור הארץ הוא עגול. ארטוסתנס, שחי במאה השלישית לפנה"ס, הצליח לקבוע את היקף כדור הארץ על ידי מדידת השינוי באורך הצל במקומות שונים באותה השעה. הערכתו הייתה גדולה בכ-15% מערכו הידוע של ההיקף.
הודו וסין בעת העתיקה ובימי הביניים
שמאל|ממוזער|200px|פסלו של אריאבהטה בפונה
מגנטיות
המצפן הומצא בסין והעדות הכתובה הראשונה לגביו מגיעה מטקסט של שן קואו (Shen Kuo) משנת 1088. קואו (1031–1095), מדען, אסטרונום ואיש אשכולות סיני, ביסס לראשונה את ההבדל בין הקוטב הצפוני הגאוגרפי לקוטב הצפוני המגנטי. נוסף לעבודה זאת, קואו היה מתמטיקאי פורה ופיתח נוסחאות רבות שזכו לשימוש בטריגונומטריה, ובחשבון אינפינטיסמלי. בנוסף הוא ביצע מספר ניסויים באופטיקה, העיר על כך שדמויות מתהפכות כאשר מביטים עליהם דרך מראות קמורות.
אסטרונומיה
רישומים של תנועת הכוכבים נעשו בסין החל מהמאה ה-6 לפנה"ס. במאה ה-4 לפנה"ס החל קיטלוג של קבוצות הכוכבים, ובמאה הראשונה לספירה, ז'אנג הנג (78-Zhang Heng 139) קטלג 2,500 כוכבים, ומעל 100 קבוצות כוכבים. במאה ה-13 פעל בסין האסטרונום הגדול גו שוג'ינג (1231–1316). הוא הקים 27 מצפי כוכבים, חישב את אורך השנה כ-365.2425 יום (כלומר רק 26 שניות פחות מהערך המקובל היום) וביסס בשנת 1281 את לוח השנה הסיני.
הטקסט ההודי המוקדם ביותר המוקדש לאסטרונומיה הוא ה"Vedānga Jyotiṣa" שפורסם בסביבות 1200 לפנה"ס. הטקסט מתאר את תנועת הכוכבים לצרכים דתיים ואסטרולוגיים. בעקבות כיבוש הודו על ידי אלכסנדר מוקדון הושפעה האסטרונומיה ההודית מהאסטרונומיה היוונית. במאה ה-5 לספירה פעל המתמטיקאי אסטרונום אריאבהטה (550-476 לסה"נ). אריאבהטה המציא את שיטת הספירה העשרונית (השיטה הנהוגה היום לייצוג מספרים), ותרם תרומות רבות לפיתוח הטריגונומטריה, ולשימוש בטריגונומטריה לצורך תיאור תנועת כוכבי הלכת. הוא גם חקר את ליקויי השמש והירח, וחישב את אורך השנה. במאה ה-6 וה-7 העיר אוג'ן שימשה כמרכז מתמטיקאי ואסטרונומי, אשר גדול מלומדיו היה בראהמגופטה (Brahmagupta; 598–668). בראהמגופטה תרם תרומות רבות לאלגברה ולטריגונומטריה, ובענף האסטרונומיה נתן שיטות לחישוב מיקומי כוכבים וטען שכדור הארץ עגול ונע. בשנת 770 לספירה הוזמן מלומד מאוג'ן לחצר הח'ליף מנצור על מנת ללמד את האסטרונומיה והמתמטיקה ההודית, והוא הביא איתו את כתביו של ברהאמגופטה שתורגמו לערבית.
תור הזהב של האסלאם
לפי האמונה המוסלמית, בשנת 610 לספירה התגלה, לפני מוחמד, במערה ליד מכה, מלאך וציווה עליו 'קרא!". מהתגלות זאת נולדה דת חדשה, האסלאם, והציווי 'קרא!' הפך למצווה הראשונה של הקוראן. במהלך המאות ה-7 וה-8 הקימו חסידיו של מוחמד אימפריה שהייתה גדולה בשטחה מהאימפריה הרומית ואיחדה שטחים ועמים רבים תחת שלטון, שפה, דת וקשרי מסחר משותפים. המוסלמים למדו מהתרבויות שאותן כבשו וכן מהתרבויות איתן באו במגע, כך לדוגמה בקרב טלס (751 לספירה) נשבו שבויים סיניים אשר לימדו את הערבים את אופן ייצור הנייר (אומנות שהומצאה בסין אך נשמרה על ידי הסינים בסוד). במהרה נבנו בפרס ובבגדאד בתי חרושת לייצור נייר שהוזילו בצורה ניכרת את מחיר הספרים. מהודו האסלאם ייבא בין השאר את השיטה העשרונית, ואת מושג האפס ומהאימפריה הביזנטית המוסלמים קנו את ספרי הפילוסופיה והמדע של חכמי יוון העתיקה ורומי. במאה ה-8 היתרגמו ההישגים הצבאיים של האימפריה המוסלמית לשגשוג כלכלי ולפריחה בכל תחומי האומנות והמדע, הקרויה תור הזהב של האסלאם.
את ראשיתו של תור הזהב נהוג לראות בשנת 762, כאשר הח'ליף אל-מנצור מבית עבאס בנה במקום כפר קטן בשם בגדאד את הבירה המפוארת והמשגשגת של האימפריה. הח'ליף אל-מאמון (786–833) בנה בבגדאד את בית החוכמה שהיה ספרייה ומכון תרגום ומחקר. מלומדים מוסלמים תרו את האימפריה בחיפוש אחר כתביהם של מלומדים פרסיים הודים ויוונים, אותם הם תרגמו לערבית והפכו לזמינים לנחלת הכלל. המלומדים לא הסתפקו בתרגום אלא המשיכו את המחקר. המרכז המתחרה לבגדאד מבחינה מחקרית שכן בקורדובה, ובין מרכזי המחקר המרכזיים ניתן לציין גם את קהיר ומרוקו. מלומדים מוסלמים הגיעו להישגים יוצאי דופן ברפואה (ובין הרופאים המפורסמים של התקופה ניתן לציין גם את הרמב"ם שחי בקהיר), כגון המצאת סוגים רבים של ניתוחים, והמצאת האלגברה. בתחום הפיזיקה, המציאו המדענים המוסלמיים את האופטיקה, עשו מחקרים רבים באסטרונומיה, בדינמיקה – וכמו כן נתנו דגש רב ליצירת שיטה מדעית מבוססת ניסוי.
בשנת 1258 בגדאד נכבשה על ידי המונגולים, נבזזה ונשרפה; יש הרואים בשנה זאת את סוף תור הזהב האיסלאמי, ואולם המלומדים והאומנים המוסלמיים המשיכו להנהיג את ההתפתחות התרבותית של העולם עד לשלהי המאה ה-16, כאשר בעקבות הרנסאנס החלה אירופה לקחת את ההובלה.
הולדת האופטיקה
שמאל|ממוזער|250px|קמרה אובסקורה
האופטיקה בצורתה המודרנית נולדה בעקבות עבודותיהם של מדענים אסלאמיים ביניהם אבן סינא (980–1037), אבו ריהן אל-בירוני (973–1048), קטב אל שירזי (1236 – 1311), קמל אל דין אל פריסי (1260–1320) ומעל כולם מעבודותיו של אבן אל-היית'ם.
אבן אל-היית'ם נחשב למדען הגדול ביותר של התקופה. אל היית'ם ומדענים מוסלמים נוספים היו הראשונים שנתנו את ההסבר המקובל היום לראייה: שקרני האור יוצאות מהשמש פוגעות בעצמים ולאחר מכן מגיעות לעין (זאת בניגוד להסברים המקובל ביוון העתיקה שהאור יוצא מהעיניים). אל היית'ם הראה שהאור נע בקווים ישרים, ואל בירוני היה הראשון שגילה שמהירות האור גדולה בהרבה ממהירות הקול. אל היית'ם ואבן סינא מדדו את חוקי ההחזרה והשבירה של האור, ואל שירזי יחד עם אל פריסי היו הראשונים שנתנו את ההסבר הנכון לתופעת הקשת בענן, הסבר המבוסס על חוקי השבירה של האור. אל היית'ם המציא את הקמרה אובסקורה ואת תגליותיו בתחום האור פרסם בספר בשם ספר האופטיקה שנחשב יחד עם הפרינקיפיה של ניוטון לאחד הספרים המשפיעים ביותר בהיסטוריה של הפיזיקה.
אסטרונומיה
שמאל|ממוזער|250px|אצטרולב מהמאה ה-16
שמאל|ממוזער|250px|דף מספרו של עבד אל-רחמן א-סופי "ספר כוכבי השבת". הספר מתאר מעל אלף כוכבים בפירוט רב, כולל התיאורים הכתובים הראשונים לגלקסיית אנדרומדא וענני מגלן. הדף שבתמונה מתאר את קוסנטלציית הקשת
מדענים אסלאמיים היו הראשונים שביססו את האסטרונומיה כמדע בפני עצמו, הנפרד מהפילוסופיה הטבעית והנפרד מאסטרולוגיה. מבחינה דתית הקוראן מעודד את המוסלמים לחקור את הכוכבים כדי לאפשר להם לנווט טוב יותר, ואכן מדענים אסלאמיים שיכללו מכשירים לצפייה בכוכבים (כגון האצטרולב) לצורכי ניווט ואכן עד היום לרבים מהכוכבים המשמשים לניווט ישנם שמות ערביים. חקר תנועת הכוכבים, ובעיקר חקר תנועת הירח שימשו גם לקביעת ראש החודש (שהוגדר באסלאם כיום ההופעה של ירח בצורת מגל).
מלומדים אסלאמיים תרגמו לערבית את עבודותיהם של אסטרונומים פרסיים, הודיים ויוונים. העבודה החשובה ביותר באסטרונומיה עד לאותה תקופה, עבודתו של תלמי תורגמה לערבית תחת השם 'אלמגסט' (שהפך לשם המקובל לספר זה עד ימינו – מכיוון שהטקסט המקורי אבד), ומלומדים ערבים ניתחו את תצפיותיו ואת מודל האפיציקלים שלו בעזרת הכלים של הטריגונומטריה שפותחו בהודו ושוכללו בארצות ערב, שהפכו את החישובים לפשוטים יותר. בנוסף הוקמו מצפי כוכבים בבגדאד, בדמשק ובמאה ה-13 הוקם מצפה כוכבים חשוב בעיר מראגה שבצפון איראן. בין הגילויים הניסיוניים החשובים היו העדויות הראשונות לסטיות מהמודל של תלמי, שהתגלו על ידי איבן אל שטיר, ועדויות ראשונות לכך שכדור הארץ מסתובב סביב ציר שהתגלו על ידי נסיר א-דין א-טוסי ועלי אל קושג'י מהמצפה במראגה. בזכות תגליות אלו ואחרים התקופה נקראת גם 'מהפכת מראגה', מהפכה שהניחה את היסודות ל'מהפכה הקופרניקאית'.
בצד התאורטי מדענים אסלאמיים נחשבים למייסדים של האסטרופיזיקה, בכך שהם החלו לטעון שהחלל צפוף פחות מהאוויר, החלו להתגלות ממצאים לכך שהכוכבים אינם מוצקים, ושאותם כוחות המאפיינים תנועה על גבי כדור-הארץ מאפיינים גם את תנועת הכוכבים. אל-היית'אם ומדענים ערבים נוספים שיערו את חוק המשיכה בין מסות, שהתגלה מאוחר יותר על ידי גלילאו גליליי ואייזק ניוטון.
התפתחויות בתחומים סמוכים
מתמטיקה – אחת התרומות החשובות של המדע הערבי הגיעו מפיתוח ענפים במתמטיקה שלהם הייתה חשיבות רבה בהתפתחות הפיזיקה. מוחמד אבן מוסא אל-ח'ואריזמי (על שמו קרוי המונח אלגוריתם) נחשב למייסד האלגברה, ומקור המילה "אלגברה" היא בכותרת ספרו של אל-ח'ואריזמי "חיסאב אל-ג'אבר ואל-מוקאבלה" ("חשבון ההשלמה וההקבלה"). בנוסף המלומדים הערביים למדו את ספריו של אריאבהטה, מלומד הודי, ומהם למדו את השיטה העשרונית לכתיבת מספרים, וכן את מדע הטריגונומטריה – שאותו הם שיכללו.
אלכימיה – מלומדים ערביים העמיקו בחקר האלכימיה, ענף שבו על ידי ערבוב חומרים שאפו להפוך מתכות פשוטות לזהב, וכן ליצור את אבן החכמים – תרופה שתאפשר חיי נצח. האלכימיה מייסודה כללה שילוב של שיטות מדעיות יחד עם אמונות טפלות ומיסטיקה, אך היא יצקה את הבסיס לכימיה המודרנית. שיטות העבודה והחומרים שהתגלו בעבודותיהם של אלכימאים הפכו לכלים מרכזיים בפיזיקה.
ימי הביניים באירופה
התקופה שבין המאה ה-5 למאה ה-16 לספירה קרויה במערב בשם "ימי הביניים", ומציינת את התקופה שבין העת העתיקה והרנסאנס. תקופה זאת באירופה נחשבת כתקופה של קיפאון מדעי, בה הכנסייה שלטה על סדר היום הציבורי והמחקר המדעי הצטמצם לכדי העתקה ולימוד של כתבי הקודש וכתביהם של חכמי יוון העתיקה (בעיקר כתביו של אריסטו). מאידך, בתקופה זו הפכה ההשכלה הציבורית לרווחת יותר, הוקמו האוניברסיטאות הראשונות ויותר מדענים החלו להיות מועסקים באוניברסיטאות ובחצרות של נסיכים ומלכים. כתבים ערביים הכוללים את ה"אלמגסט", את "ספר האופטיקה" של אבן אל-היית'ם ונוספים תורגמו ללטינית, ויחד איתם הגיעו לאירופה תורות כמו האופטיקה, האלכימיה, האלגברה והטריגונומטריה. כמו כן חלו התפתחויות טכנולוגיות רבות הקשורות לשימוש באבק שרפה, בתותחים, במשקפיים ובטכנולוגיות הקשורות לספנות ונווטות ולמעשה נוצקו היסודות שיאפשרו את הפריחה הגדולה שתחל בתקופת הרנסאנס.
תפיסת העולם התאולוגית-קוסמולוגית באירופה של ימי הביניים
במאה ה-13 הכניסה הכנסייה הקתולית את הפיזיקה של אריסטו במסגרת השקפתה התאולוגית. התאולוג תומאס אקווינס שילב את התאוריות הקוסמולוגיות האריסטוטליות בתאולוגיה של הכנסייה. בימי הביניים סמכותה האינטלקטואלית של הכנסייה הקתולית הייתה בלתי מעורערת. היא דגלה בהשקפת עולם קוהרנטית וכוללנית, שבה משולבים יסודות פיזיקליים-אריסטוטליים ורעיונות תאולוגיים. היקום האריסטוטלי קיבל מקום ומשמעות החורגים בהרבה מתוכנו הקוסמולוגי. השמים נתפסו כמקום משכנו של האל, מרכז האדמה כמקום משכנו של השטן, והאדם נמצא בתווך – שם מקומו, על פי השקפת הכנסייה, על מהותו של האדם ויכולת הבחירה בין טוב לרע. מהפכה בתחום האסטרונומיה, אם כן, הייתה צריכה להיות בהכרח בעלת השלכות עמוקות גם על התאולוגיה. באותה תקופה שימשו התורות הללו כבסיס האידאולוגי של המשטרים הקיימים. סמכותו של מלך, למשל, נתפסה כנובעת במישרין מרצון האל. ערעור יסודות התאולוגיה היה אפוא בעל משמעות והשלכות מהפכניות חברתיות ופוליטיות.
המהפכה המדעית באירופה (המאה ה-16 וה-17)
תקופת הרנסאנס, שהחלה באיטליה במאה ה-14, הייתה תקופה של תחייה והתחדשות בכל ענפי התרבות, הרוח והמדע. המהפכה המדעית הייתה בראש ובראשונה מהפכה בשיטת המחקר המדעי: ביסוס המדע על ניסוי ועל תורות מתמטיות. בתחום הפיזיקה, חל שינוי בתפישת העולם; תנועת הכוכבים הוסברה בעזרת מודל לפיו כדור הארץ סובב את השמש ולא ההפך (ראו גם: המודל ההליוצנטרי). עבודותיהם של גלילאו גליליי ואייזק ניוטון ביססו את המכניקה והדינמיקה; נוסדה האופטיקה המודרנית, בעיקר בזכות עבודותיהם של יוהאנס קפלר, ניוטון וכריסטיאן הויגנס; הומצאו המצאות רבות, ביניהן הטלסקופ, המיקרוסקופ ושעון המטוטלת, שאפשרו מדידות מדויקות יותר ושלהן תהיה השפעה רבה על התפתחות הפיזיקה; כמו כן, חלו התפתחויות בשאר תחומי המדע – הביולוגיה, הכימיה, האלכימיה ומדעי הרפואה, שלהם תהיינה השפעות עקיפות אך משמעותיות על התפתחות הפיזיקה.
בכל רחבי אירופה, החל מראשית המאה ה-16, היה מפץ של פעילות אינטלקטואלית, כתוצאה ממהפכת הדפוס - ממכבש הדפוס שהכפיל את מספרם ואת המגוון של ספרים בתפוצה כללית. אנשים יכלו כעת ללמוד ממקור ראשון יותר טקסטים מאשר אי פעם, במחיר זול בהרבה מאשר בעבר ובגישה קלה בהרבה ללא תלות בספריות של מנזרים. הפרסום מחדש בוונציה של הספרים המקוריים של ארכימדס עורר גל חדש של מחקר מתמטי, ומעתה והלאה עבודותיהם של חוקרים היו נגישות לעמיתיהם בארצות אחרות תוך מספר חודשים. הדפוס יצר שינוי ניכר ביותר ביעילות של התקשורת המדעית. אנשים שגרו במקומות רחוקים זה מזה יכלו מעתה לשתף פעולה. לפני 1500, גם אם הושגו הישגים מדעיים ומתמטיים הם לא הפכו לנחלת הכלל ולכן אבדו, אך החל מ-1550 לערך, החל תהליך של האחדת הידע וחוקר בתחום מסוים בתקופה זו קרא את החומר הישים לעבודתו שפורסם על ידי אחרים, דבר שאפשר לו להמשיך את מחקריו מעמדה עדכנית, ולא מאפס או כמעט מאפס. בנוסף, היריבות באירופה בין אומות שונות, במיוחד בין אנגליה, צרפת וגרמניה הובילה לתחרות בין הוגים שונים וניסיון של כל אומה לקדם את המדענים שלה, באופן פרדוקסלי הדבר גם גרר התייחסות לדעות של הוגים אחרים ולתרגום והפצה של ספרים בשפות אחרות. בעוד הספרים המסורתיים נכתבו תחילה בלטינית, עם הזמן הם פורסמו או תורגמו לשפות מדוברות, דבר שגרם לתפוצה נרחבת בהרבה - דוגמאות לכך הן ספרו של גלילאו, "השליח הכוכבי" באיטלקית (דבר שגרם את החרמתו על ידי הכנסייה) ותרגום ספרו של ניוטון מלטינית לצרפתית על ידי אמילי דה שאטלה.
ביסוס המדע על ניסוי
בימי הביניים באירופה הלימוד המדעי התבסס בעיקר על למידה של כתביהם של הפילוסופים של יוון העתיקה, ובראשותם אריסטו, ועל תיאור "ניסויי מחשבה" המבוססים על ניסיון יומיומי ושכל ישר. מדענים אסלאמיים, ובראשם אבן אל-היית'ם טענו שיש להשתמש בניסויים על מנת לבסס תפיסות מדעיות.
ביסוס המדע על ניסוי הוא אחד הרעיונות המרכזיים שבוססו במהלך המהפכה המדעית. הסמל המפורסם ביותר לשיטה זאת היה גלילאו גליליי. בניסוי מפורסם (אם כי יש טענות שהניסוי מעולם לא התבצע באמת) של השלכת עצמים מהמגדל הנטוי בפיזה, הוא הראה שבנפילה חופשית, גופים בעלי משקלים שונים מגיעים לארץ בו זמנית. ניסוי זה סתר את התאוריה של אריסטו שהייתה מקובלת באותם ימים, לפיה ככל שמסתו של גוף גדולה יותר כך הוא יגיע מהר יותר לקרקע. גליליי תמך בתורתו של קופרניקוס, לפיה כדור הארץ מסתובב סביב השמש ולא להפך, תאוריה שסתרה את עמדת הכנסייה. בשל כך הועלה למשפט, ונגזר עליו מאסר ממושך שלבסוף הומתק למאסר בית. משפט זה מסמל יותר מכל את הקרע שהחל להתהוות בין המדע לבין הדת. אירוע נוסף שהיה חשוב לביסוסה של השיטה המדעית החדשה הוא הופעתם של כוכבים חדשים בשמים בשנים 1540 ו-1604. תופעה זאת, שמוסברת היום על ידי התפוצצות סופרנובות, הייתה בעלות משמעות מיוחדת מכיוון שהיא סתרה את התורה של אריסטו, לפיה הספירה העליונה ביותר של הכוכבים היא מושלמת ולא ייתכנו בה שינויים.
כדור הארץ והשמש
שמאל|200px|ניקולאוס קופרניקוס, מחולל המהפכה הקופרניקאית
שמאל|ממוזער|250px|מערכת השמש (לא בקנה מידה)
את ראשיתה של המהפכה המדעית נהוג לראות בעבודותיו של ניקולאוס קופרניקוס (1473–1543). קופרניקוס נתן מודל לתנועת כוכבי הלכת, לפיו השמש נמצאת במרכזה של מערכת השמש, וכדור הארץ ושאר כוכבי הלכת נעים סביבה במעגלים. מודל זה נקרא "המודל ההליוצנטרי", לעומת המודלים הגאוצנטריים שקבעו שכדור הארץ נמצא במרכז היקום. ספרו של קופרניקוס, "על תנועתם של גרמי השמים" (De revolutionibus orbium coelestium), התפרסם רק לאחר מותו ב-1543 עקב חשש להתנגשות דעות אלה עם השקפת הכנסייה הקתולית, שבדומה לדתות אחרות תמכה במודל הגאוצנטרי ושילבה אותו כחלק מהתאולוגיה שלה. שנת פרסום הספר נחשבת גם תחילת המהפכה הקופרניקאית ששינתה היבטים רבים בחשיבה על אסטרונומיה, פיזיקה, פילוסופיה ומדעים.
המודל ההליוצנטרי שהציע קופרניקוס התבסס על מערכת האפיציקלים שעליה היה מבוססים המודלים הגאוצנטריים, ולמעשה היה מסובך יותר מהם משום שהכיל יותר אפיציקלים. השוני המהותי מהמודלים הגאוצנטריים, בנוסף לכך שהשמש הייתה במרכז ולא הארץ, היה שכוכבי הלכת תמיד במרכזו של מעגל ולא בנקודה אחרת בתוך מעגל, מה שנתפס על ידי קופרניקוס כהנחה לא תקינה.
שמאל|ממוזער|150px|יוהאנס קפלר
יוהאנס קפלר (1571–1630) הושפע מקופרניקוס והציע מודל הליוצנטרי משלו. קפלר שנולד והתחנך בגרמניה, התקבל לחצרו של האסטרונום טיכו ברהה בפראג. טיכו היה האסטרונום הגדול ביותר בתקופה שקדמה לטלסקופ. קפלר סבר שמסלולי כוכבי הלכת תואמים את חמש הצורות הגאומטריות המושלמות, אך הוא מעולם לא הצליח ליישב את ההשערה הזאת בדיוק מספיק עם המדידות. משום כך פנה אל טיכו שברשותו היו המדידות המדויקות ביותר של המרחקים אל הכוכבים שהיו בנמצא באותה עת. טיכו קיבל את קפלר בחמימות לחצרו, אך חשש לתת לו גישה אל הנתונים מכיוון שהוא לא האמין במודל ההליוצנטרי (טיכו האמין במודל משלו - המודל הטיכוניאני - לפיו הכוכבים נעים סביב השמש, אך השמש נעה סביב כדור-הארץ).
לאחר שרשרת של ויכוחים מרים, קיבל קפלר גישה אל הנתונים שנאספו לגבי התנועה של מאדים. בתחילה הכריז קפלר שהוא יצליח לפענח את הנתונים תוך חודשיים, ואולם המלאכה דרשה ממנו שבע שנים, ולבסוף הביאה אותו למסקנה שמסלוליהם של הכוכבים סביב השמש אינם מעגליים אלא אליפטיים. בכך נפטר קפלר ממערכת האפיציקלים המסובכת. בנוסף, הוא גילה שבתנועתם סביב השמש, הכוכבים מכסים שטחים שווים במרווחי זמן שווים – ומכאן שככל שהכוכבים קרובים יותר לשמש – כך מהירותם גדלה. כמו כן גילה שזמן המחזור של כוכבים יחסי לחזקה של המרחק שלהם מהשמש, ומכאן שככל שמרחקם של כוכבי הלכת מהשמש גדל, כך זמן המחזור שלהם גדול יותר. חוקים אלו ידועים היום בתור שלושת החוקים של קפלר. קפלר פרסם את ממצאיו בספרו האסטרונומיה החדשה בשנת 1609.
הדינמיקה של גלילאו
שמאל|ממוזער|150px|גלילאו גליליי
גלילאו גליליי (1564–1642) היה אחד המדענים הראשונים שחקרו את הדינמיקה לעומק. הוא גילה, בין השאר, שתנועה של גופים בנפילה חופשית היא פרבולית, וכן שזמן המחזור של מטוטלות אינו תלוי במשרעת (אמפליטודה) שלהן.
בצעירותו ניסה גלילאו לתת ביטוי מתמטי לפיזיקת האימפטוס, שהתפתחה מהפיזיקה של אריסטו. אולם, מושג האימפטוס, שלא התיישב היטב עם הפיזיקה האריסטוטלית, היה מבולבל וקשה לכימות. כדי לתת ביטוי מתמטי לתופעות הטבע, גלילאו ויתר עליו לחלוטין ובנה תחתיו תורה חדשה של תנועת עצמים על פני כדור הארץ, שהחליפה את תורת התנועה של אריסטו. הרעיון העומד בבסיסה של תורת התנועה של אריסטו הוא שגופים שואפים להגיע למקומם הטבעי. לעומת זאת, העיקרון שעומד בבסיסה של תורת התנועה החדשה של גלילאו הוא עיקרון ההתמדה.
עיקרון ההתמדה אומר שגוף נע כלשהו ימשיך בתנועתו כל עוד אין פועלים עליו כוחות חיצוניים. זה ההבדל היסודי בין תורת התנועה של גלילאו לזו של אריסטו: אצל אריסטו תנועה תמיד זקוקה לסיבה, כלומר לכוח מניע. לעומתו טוען גלילאו שתנועה, או לפחות המשך התנועה, אינה זקוקה לסיבה – התנועה נמשכת מאליה כל עוד לא מתערבים בה מבחוץ. מה שזקוק לסיבה הוא שינוי התנועה. הגוף הנזרק מספינה נעה נע יחד איתה לפני זריקתו. לפיכך, נוסף על תנועתו מעלה ומטה בעקבות הזריקה ובהשפעת הכובד, הוא גם ימשיך לנוע קדימה במהירות זהה למהירות הספינה. בסופו של דבר ישוב הגוף וייפול בנקודת הזריקה על הסיפון, ממש כפי שהיה עושה בספינה נחה, ומכאן שאין תוצאות הניסוי יכולות ללמדנו אם הספינה "באמת" נעה או נחה.
באופן דומה אפשר לטעון שגם תוצאות ניסויים של זריקת גופים על פני כדור הארץ אינם מושפעים מתנועתו. לפי אריסטו שינוי זקוק תמיד לסיבה, וההבדל בין תורת התנועה שלו לזו של גלילאו וניוטון הוא בשאלה מהו שינוי. אצל גלילאו וניוטון אין הבדל עקרוני בין מנוחה לבין תנועה בקו ישר ובמהירות קבועה, ולפיכך אפשר לראות מנוחה כתנועה במהירות אפס. אצל אריסטו, לעומת זאת, מנוחה ותנועה הן שתי תופעות פיזיקליות שונות לחלוטין, ולפיכך אי אפשר לראות באחת מהן מקרה פרטי של השנייה. במסגרת תורת התנועה החדשה של גלילאו, אפשר, אפוא, לקבל את השערת קופרניקוס האומרת שהארץ נעה במהירות עצומה, אף על פי שבניסויים שאנו עורכים איננו חשים בתוצאותיה של תנועה זו.
בשנת 1862 החל אסטרונום אנגלי בשם אדמונד היילי (1656–1742), שהיה ידוע בעיקר בזכות גילוי של כוכב השביט הנושא את שמו, להתעניין בחוקי קפלר. הוא ניסה לראות האם ניתן להשתמש ברעיונות של גלילאו על דינמיקה בשביל להסביר את תנועת הכוכבים ואת חוקי קפלר. כאשר הוא נכשל הוא נסע לבקר את ניוטון על מנת לשכנע אותו לחפש הסבר תאורטי לחוקים הללו. לתדהמתו, גילה היילי שניוטון כבר פתר את הבעיה אך לא פרסם את תוצאותיו. היילי מיהר לשכנע את ניוטון לפרסם את עבודותיו ואף מימן את פרסום הספר "עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע".
המכניקה הניוטונית
ממוזער|150px|אייזק ניוטון
בשנה שבה מת גלילאו נולד מי שנחשב ליורשו וגם לאחד הפיזיקאים והמתמטיקאים החשובים ביותר בכל הזמנים: אייזק ניוטון (1643–1727). ניוטון הניח את היסודות לדינמיקה עם שלושת חוקיו הידועים: החוק הראשון טוען שאם על גוף לא פועלים כוחות, הוא ינוע במהירות קבועה הן בגודלה והן בכיוונה (מקרה פרטי הוא מהירות קבועה השווה לאפס, כלומר הגוף נמצא במנוחה מוחלטת); החוק השני קושר את השינוי בתנועה של גוף לכוחות שפועלים עליו (); החוק השלישי קובע כי כוח שגוף אחד מפעיל על השני, יגרור כוח תגובה של הגוף השני השווה בגודלו ומנוגד בכיוונו. ניוטון שיער שכל הגופים מושכים אחד את השני והכוח גדל ככל שהמרחק ביניהם קטן, הידוע כיום ככוח הכבידה (גרביטציה).
בעזרת שלושת חוקיו וחוק הכבידה האוניברסלי, הסביר ניוטון את כל התופעות הניסיוניות אותן גילו גלילאו וקפלר וכן מגוון עצום של תופעות. אבן הכותרת של הישגיו הייתה הפתרון של הבעיה הדו-גופית: ניוטון הצליח להראות שמסלול של כוכב סביב השמש צריך להיות אליפטי, ולהוכיח באופן תאורטי את שלושת החוקים של קפלר. את העבודות האלו הוא פרסם בספר "היסודות המתמטיים של פילוסופיית הטבע".
מתוך חוקי ניוטון נובעים כמה מהמושגים המרכזיים בפיזיקה: שימור התנע, שימור התנע הזוויתי ושימור אנרגיה. מתוך חוקי ניוטון עולה השקפת עולם דטרמיניסטית, שאומנם נוסחה לראשונה רק במאה ה-18, והיא שמתוך ידיעה של המיקומים ושל המהירויות של כל הגופים ברגע נתון, אזי ניתן לנבא את תנועתם החל מרגע זה והלאה, וכמו כן ניתן לחשב מה הייתה תנועתם בעבר.
חוקי ניוטון הפכו לאבן הבסיס של הפיזיקה ב-300 השנים שלאחר מכן, עד היווצרותן של תורת היחסות ומכניקת הקוונטים.
המצאת הטלסקופ
ממוזער|250px|שרטוט של טלסקופ המבוסס על החזרת אור, כמו זה שפיתח ניוטון
במאה ה-16 הומצא בהולנד הטלסקופ על ידי מדען ששמו אבד עם השנים (לאחר מכן ביקשו לעצמם מדענים ויצרני עדשות אחרים את זכות הראשונים על ההמצאה). גלילאו גליליי שמע על ההמצאה ומיהר לפתח מכשיר כזה בעצמו, ונראה שהיה המדען הראשון שהשתמש בטלסקופ על מנת להביט בכוכבים. המצאה זו הובילה לשרשרת של גילויים חדשים: גלילאו היה הראשון שראה את הירחים של צדק, הטבעות של שבתאי וכתמי השמש. השימוש במכשירים אופטיים על מנת להביט אל השמים שינה את פני האסטרונומיה.
הולדת האופטיקה המודרנית
הניסיון לשכלל טלסקופים הביא גם למחקר על אופן פעולתם. את הבסיס לאופטיקה המודרנית נהוג לראות בספרו של קפלר: "Astronomiae Pars Optica" (החלק האופטי של אסטרונומיה). ניוטון הראה באמצעות ניסוי מפורסם עם שתי מנסרות שהאור הלבן למעשה מורכב מכל צבעי הקשת, וכאשר אור נשבר בזכוכית, זווית השבירה שונה לכל צבע. בעקבות כך הוא פיתח טלסקופ המבוסס על החזרה של אור, באמצעות מראות כדוריות (ולא על עדשות השוברות אור).
מהות האור
כריסטיאן הויגנס הגה תורה על פיה האור הוא גל, והסביר את השבירה של האור בתנועה של חזית הגל כאשר היא עוברת בין חומרים (תווכים) שונים. לעומתו, ניוטון קידם תורה על פיה האור מורכב מחלקיקים. בעזרת תיאור זה קל יותר להבין את תופעת ההחזרה של האור על ידי מראות (אך קשה יותר להבין את תופעת השבירה). תורתו של ניוטון הפכה למקובלת, עד שב-1801 הוכיח תומאס יאנג בניסוי שני הסדקים שהאור הוא גל. בתחילת המאה ה-20, עם עבודותיו של אלברט איינשטיין והולדת מכניקת הקוונטים, הסתבר שהאור הוא למעשה שילוב של השניים - גל וחלקיק.
צעדים ראשונים בחשמל
שמאל|ממוזער|150px|ויליאם גילברט
תופעות אלקטרוסטטיות היו ידועות ליוונים הקדמונים, והם נקראים על שם המילה היוונית לענבר, שכן כאשר משפשפים חומרים בענבר מבחינים בתופעות חשמליות. תופעת המגנטיות מוזכרת כבר בכתבים סיניים המתוארכים למאה ה-4 לפנה"ס, ובעת העתיקה נעשה בתופעה שימוש לצורך בניית מצפנים. המחקרים של ויליאם גילברט מהמאה ה-17, על חשמל ומגנטיות נחשבים למחקרים המעמיקים הראשונים בתופעות אלו. גילברט פרסם את מחקריו בספר: "המגנט ועיניים מגנטיות ועל המגנט העצום כדור הארץ" (De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure) ובו תיאר ניסיונות על מודל של כדור הארץ לו קרא "'טרלה". בין השאר, הוא טען שכדור הארץ מתנהג כמו מגנט ענק וזו הסיבה שמצפנים מצביעים תמיד אל הצפון. הוא גם חקר רבות את תופעת החשמל הסטטי, שאותו ייצר בעזרת אבני ענבר. גילברט טען נחרצות שחשמל ומגנטיות אינם פנים שונות של אותה תופעה, אולם טענה זו הופרכה שנים רבות מאוחר יותר במחקריהם של מייקל פאראדיי וג'יימס קלרק מקסוול על אלקטרומגנטיות.
הידרוסטטיקה
רוברט בויל (1627–1691) היה פיזיקאי ואלכימאי אירי הידוע בעיקר בזכות גילוי חוק בויל הקושר את הנפח של גז עם הטמפרטורה והלחץ שלו. חקר גם את תפקידו של האוויר בהתפשטות קול, את ההתרחבות של המים בעת קפיאתם וכן מחקרים על גבישים וחשמל.
בלז פסקל (1623–1662) היה מתמטיקאי ופיזיקאי צרפתי, אשר בנוסף על עבודותיו בתורת ההסתברות, חקר רבות התנהגות של נוזלים ועבודותיו למעשה ייסדו את ענף ההידרודינמיקה. המציא את המנוף ההידראולי והמשאבה ההידראולית. כיום יחידת מידה ללחץ קרויה על שמו. המציא גם את אחת ממכונות החישוב הראשונות.
תגליות חשובות נוספות
משאבת הוואקום הומצאה בשנת 1650 על ידי אוטו פון גריקה (1602–1686). הוא גם הראשון שהשתמש בברומטר כדי לבצע מדידות מטאורולוגיות. ניסויים בוואקום עתידים לשחק תפקיד משמעותי בהתפתחות הפיזיקה, ולאפשר את גילויים של האלקטרון, של מבנה הגרעין ושל החלקיקים האלמנטריים. הוואקום עתיד גם לאפשר המצאות טכנולוגיות כגון הנורה החשמלית, הדיודות הראשונות (שהיו מבוססות על שפופרות קתודיות) ואת מסכי הטלוויזיה הראשונים (CRT).
שמאל|ממוזער|250px|חוק הוק
אלסטיות היא תופעה שנחקרה לראשונה לעומק על ידי רוברט הוק (1635–1703). הוא גילה את החוק הנושא את שמו, הקושר את הכוח שמפעיל קפיץ עם אורכו. המציא ושיכלל מכשירים רבים כגון מאזני קפיץ מיקרוסקופיים וכן מכשירים לחיזוי מזג אוויר. ידוע גם בזכות מחקריו בביולוגיה הכוללים את גילוי התאים.
התפתחויות בתחומים סמוכים
מתמטיקה
במאה ה-17 חלו מספר פריצות דרך משמעותיות במתמטיקה, שלהן הייתה השפעה חשובה גם על התפתחות הפיזיקה.
רנה דקארט (1596–1650) היה אחד הפילוסופים והמתמטיקאים החשובים בכל הזמנים, שהצליח למעשה לאחד את הגאומטריה עם האלגברה בעזרת המצאת מה שנקרא כיום מערכת צירים קרטזית. בכך ייסד את הגאומטריה האנליטית. כהוקרה על עבודתו, מערכת הצירים הסטנדרטיות נקראת על שמו השיטה הקרטזית. הגאומטריה האנליטית בתורה אפשרה את המצאת החשבון האינפיניטסימלי.
כיום מגדירים מהירות כנגזרת של המיקום, ותאוצה מוגדרת כנגזרת של המהירות, כלומר הנגזרת השנייה של המיקום. חוקיו של ניוטון נותנים למעשה את משוואות התנועה של גופים, הקושרות את מיקום הגופים אל הנגזרת השנייה של המיקום, הנקראות משוואות דיפרנציאליות. אולם, המונח "נגזרת" לא היה קיים באותם זמנים, ולא הכלים המתמטיים להתמודד איתו; לכן נוצר צורך לפתח ענף חדש במתמטיקה שיעסוק במונחים אלו: החשבון האינפיניטסימלי. ענף זה אכן פותח על ידי ניוטון, ובמקביל, וככל הנראה באופן בלתי תלוי גם על ידי הגרמני גוטפריד וילהלם לייבניץ (1646 – 1716). במהלך השנים הבאות התפתח ויכוח מר וארסי בין השניים (שהיו חלוקים בנושאים רבים בתחומי המדע, הפילוסופיה והתאולוגיה) לגבי זכות הראשונים על פיתוח התורה, דבר שייצר קרע גדול בין המדענים האנגלים והאירופים במהלך עשרות השנים הבאות, ולמעשה לפגיעה בהתקדמותו של המדע האנגלי.
תורת ההסתברות המודרנית פותחה בעקבות עבודותיהם של פייר דה פרמה, בלז פסקל וכריסטיאן הויגנס. תורת ההסתברות אומנם פותחה כענף מתמטי טהור, אך היא עתידה למלא תפקיד מכריע בהתפתחות הפיזיקה: היא נותנת את הבסיס למכניקה סטטיסטית ולתרמודינמיקה.
המאה ה-18
המאה ה-18 נתנה את הבמה לתנועת עידן האורות. תנועה זו כללה אנשי רוח, פילוסופים ומדענים (ביניהם דני דידרו, תומאס ג'פרסון, עמנואל קאנט, ברוך שפינוזה ווולטייר). מבחינה מדעית, סמלה של התקופה היה ייסודה של האנציקלופדיה המודרנית הראשונה בצרפת, שנקראה האנציקלופדיה הגדולה.
במאה ה-18 באירופה המשיכו מדענים גדולים כגון פייר-סימון לפלס וז'וזף לואי לגראנז' את פיתוח החשבון האינפיניטסימלי ואת השלכותיו על הפיזיקה. דניאל ברנולי הניח את היסודות להידרודינמיקה ולאווירודינמיקה. במאה ה-18 התגלו לראשונה גזים אטומיים, החמצן והמימן, ונוסח לראשונה חוק שימור המסה על ידי אנטואן לבואזיה ובמקביל על ידי מיכאיל לומונוסוב.
מכניקה אנליטית
מאז עבודותיהם של ניוטון ולייבניץ, התפתחות החשבון האינפיניטסימלי והפיזיקה היו קשורות בקשר חזק זו לזו. בעיות פיזיקליות היו הזרז לפיתוחן של תורות מתמטיות ואלו מצידן הביאו להבנה עמוקה יותר של הפיזיקה. אחד מגדולי מדעני התקופה היה פייר-סימון לפלס (1749–1829), שנחשב ל"ניוטון הצרפתי". בספרו בן חמשת הכרכים "Mécanique Céleste", הפך לפלס את המכניקה הניוטונית מבוססת גאומטריה, למבוססת על חשבון אינפיניטסימלי. על שמו נקראת היום משוואת לפלס שבעזרתה השתמש כדי לתאר את השדה שיוצר כוח הכבידה, וכיום היא המשוואה המרכזית באלקטרוסטטיקה. הנגזרת השנייה המרחבית, קרויה על שמו הלפלסיאן. לפלס ידוע גם בזכות המצאת טרנספורם לפלס שיחד עם טרנספורם פורייה (על שם ז'אן-בטיסט ז'וזף פורייה (1768–1830)) הפכו לכלים מתמטיים חשובים מאוד בפיזיקה. ללפלס היו עבודות רבות נוספות גם באסטרונומיה, בהסתברות ובהידרודינמיקה.
ימין|ממוזער|200px|ז'וזף לואי לגראנז'
ז'וזף לואי לגראנז' (1736–1813) היה מתמטיקאי ואסטרונום איטלקי. יחד עם לאונרד אוילר הוא פיתח שיטה הנקראת חשבון וריאציות. שיטה זאת משמשת לפתרון בעיות אופטימיזציה. לגראנז' הבין שאת הפיזיקה כולה ניתן לראות כבעיה של אופטימיזציה. לדוגמה, באופטיקה ניתן להבין את חוקי השבירה וההחזרה באופן שהאור בוחר במסלול המהיר ביותר מנקודת ההתחלה אל נקודת הסיום. באופן דומה הצליח לגראנז' להראות שהמסלולים של גופים במכניקה גם הם פותרים בעיה של אופטימיזציה והגודל שאותו הם מנסים לצמצם נקרא כיום על שמו, לגראנז'יאן. בכך ייסד לגראנז' את המכניקה האנליטית. אחד היתרונות של המכניקה האנליטית הוא פתרון בעיות הכוללות אילוצים. את עבודתו המשיך ויליאם רואן המילטון (1805–1865). עם ניסוח מתקדם אף יותר של חוקי המכניקה, שעתידה להיות חשובה מאוד להתפתחות תורת הקוונטים. ללגראנז' היו מחקרים רבים גם בתחומי האסטרונומיה ובתורת המספרים.
מכניקת הזורמים
שמאל|ממוזער|250px|דניאל ברנולי
מכניקת הזורמים (fluid dynamics) היא התחום בפיזיקה העוסק בתנועה של גזים ונוזלים. ראשיתה של מכניקת הזורמים נמצאת בעבודותיו של ארכימדס במאה ה-4 לפנה"ס, אשר גילה את חוק הציפה הקרוי על שמו, ובעבודותיהם של המדענים המוסלמים אל בירוני ואל חזני (מאה ה-11 וה-12 לספירה). במאה ה-17 תחום זה זכה להתעניינות מחודשת בזכות עבודותיו של הפיזיקאי האיטלקי אוונג'ליסטה טוריצ'לי (1608–1647).
במאה ה-18 זכתה מכניקת הזורמים לניסוח שלה המוכר היום, בזכות עבודותיהם של לאונרד אוילר ודניאל ברנולי (1700–1782), פיזיקאי ומתמטיקאי הולנדי, שעבד רוב ימיו בשווייץ. ברנולי היה הראשון שקשר את תורת ההסתברות עם הפיזיקה ובכך ליצור ענף חדש בפיזיקה: המכניקה הסטטיסטית (שבתורה עתידה להיות הבסיס לתרמודינמיקה שתפותח רק בסוף המאה). ברנולי השתמש ברעיונות אלו בשביל לתאר את התנועה של נוזלים וגזים, וידוע היום בעיקר בזכות החוק הקרוי על שמו. חוק זה מהווה למעשה את הבסיס לאווירודינמיקה ולהתפתחות מדע התעופה.
לאונרד אוילר (1707-1783) כתב את משוואות התנועה של זורמים, הקרויות היום על שמו. משוואות אלו היוו הכללה של חוקי ניוטון לרצף, והוא ניתח אותם בעזרת הכלים של המכניקה האנליטית.
חוק שימור החומר
בעקבות גילויו של המימן על ידי הנרי קוונדיש (1731–1810), ושל החמצן על ידי ג'וזף פריסטלי (1733–1804), החל אנטואן לבואזיה (1743–1794) לפרק באופן שיטתי חומרים ולאסוף את כל הרכיבים הנוצרים. מחקרים אלו הביאו אותו לבסס את ההרכב הכימי של חומרים שונים, ולנסח את חוק שימור החומר, הגורס שבכל תגובה כימית, המסה היא קבועה וזהה בתחילת התגובה ובסופה. חוק זה נוסח באותה תקופה, במקביל על ידי המדען הרוסי מיכאיל לומונוסוב (1711–1765). מחקרים אלו היוו את הבסיס למדע הכימיה המודרנית, והייתה להם השפעה רבה גם על התפתחות הפיזיקה.
חשמל
ניסוי העפיפונים: בנג'מין פרנקלין (1706–1790), מדינאי, איש רוח ומדע אמריקני. הוא ידוע בעיקר כאחת מהדמויות המרכזיות במלחמת העצמאות האמריקנית ואחד ממנסחי חוקת ארצות הברית. פרנקלין היה מדען חוקר בתחום החשמל; הניסוי המפורסם ביותר שלו היה ניסוי העפיפונים שבו הוא הצליח להראות שברקים הם למעשה התפרקויות של זרם חשמלי.
מנועי הקיטור והמהפכה התעשייתית
שמאל|ממוזער|250px|חתך של מנוע קיטור מסוף המאה ה-19
כבר במאה הראשונה לספירה, הומצאה המכונה הראשונה המונעת בידי קיטור. מכונה זאת נקראה כדור איאולוס ופותחה על ידי הרון מאלכסנדריה. היא כללה כדור מלא במים, שממנו יוצאים צינורות. כאשר מחממים את הכדור מלמטה, הקיטור הנפלט ממנו גורם לכדור להסתובב. במאה ה-17 המציא אוטו פון גריקה את משאבת הוואקום הראשונה, ובהתבסס על תכנוניו יצרו רוברט הוק ורוברט בויל את משאבת האוויר הראשונה. המצאות אלו הובילו בתורם לגילוי חוק הגזים האידיאלים, וכן להמצאתם של מנועי הקיטור.
מנוע הקיטור הראשון, שהושפע מרעיונות של דני פפן, נבנה בשנת 1697 על ידי תומאס סייוורי. תומאס ניוקומן שכלל את המנוע בשנת 1712 עם המצאת המנוע האטמוספירי. מנועים אלו זכו לשימושים מסחריים, בעיקר לשאיבת מים ממכרות פחם. מי שקידם את מנועי הקיטור יותר מכל היה ג'יימס ואט (1736 – 1819). ואט החל את דרכו המדעית כאשר התאפשר לו להקים בית מלאכה קטן באוניברסיטת גלאזגו. לאוניברסיטה היה דגם של מכונת הקיטור של ניוקומן, ואט שכלל אותו והמכונה הייתה הראשונה שהפכה את מכונות הקיטור לכלכליות ושימושיות למגוון רחב של יישומים. יחידת המידה להספק נקראת על שמו. מכונות הקיטור של ואט וממשיכיו זכו במהרה למגוון עצום של יישומים, בעיקר לשאיבת מים, להנעת אמצעי תחבורה (רכבות ואוניות) ולהנעת מכונות לייצור טקסטיל. המצאות אלו חוללו את המהפכה התעשייתית שלה הייתה השפעה עצומה על התפתחות החברה והכלכלה וכן על התפתחות המדע. המדע נתן את הכלים לפיתוח מכונות יעילות יותר, ומצד שני נהנה מהתוצרים שלהם.
על אף שהמכונות של ואט כבר הפכו לכלכליות, היעילות שלהן הייתה נמוכה: הן ניצלו רק כ-2 אחוז מהאנרגיה שהושקעה בהן. בד בבד עם הניסיונות לשכלל את מכונות הקיטור, החלה לעלות שאלת היעילות המקסימלית שמכונות יכולות להפיק. השאלה הזאת הטרידה בין השאר את מנוחתו של סאדי קרנו (1796–1832), אז מהנדס צבאי בשירותו של נפוליאון בונפרטה. עבודתו התאורטית "הרהורים על כוחה המניע של האש", שהתפרסמה בשנת 1824, הובילה לייסודו של ענף חדש בפיזיקה: התרמודינמיקה.
על מנת להסביר תופעות כימיות כמו התלקחות ופיזיקליות כמו החום, נפוצו במאה ה-17 תאוריות הפלוגיסטון והקלוריק שנחשבות היום למיושנות. על פי תאוריית הפלוגיסטון, שפורסמה לראשונה על ידי יואכים בכר בשנת 1667, בנוסף לארבעת היסודות של החומר (מים, אש, אוויר ואדמה – זוהי תורה שמקורה ביוון העתיקה ועדיין הייתה מקובלת על חלק מהקהילה המדעית במאה ה-18) ישנו גם יסוד חמישי הקשור לבעירה, הקיים בגופים היכולים להתלקח. אנטואן לבואזייה (הנחשב לאבי הכימיה) הפריך את תאוריית הפלוגיסטון (כמו גם את תאוריית ארבעת היסודות) בכך שהראה שבעירה נובעת כתוצאה מתגובות כימיות הקשורות בחמצן. במקום הוא הציג את תאוריית הקלוריק הקובעת שישנו מעין נוזל בשם זה, האחראי על תופעת החום, אשר נוזל בין גופים חמים לקרים. תאוריה זאת הפכה למקובלת על רוב הקהילה המדעית ושימשה כבסיס לעבודותיו של קרנו.
המאה ה-19
התרמודינמיקה והמכניקה הסטטיסטית
כאמור המהנדס הצרפתי סאדי קרנו ניסה לתת הסבר כללי למהי הנצילות המרבית שניתן להפיק ממנועי קיטור. לשם כך הוא הגה מכונת קיטור אידיאלית, הקרויה על שמו מנוע קרנו, וחישב את היעילות שלה. לאחר מכן הוא הצליח להראות, באמצעות הסתמכות על ההפיכות של המכונה ועל אי ההיתכנות של מכונת תנועה נצחית (פרפטאום מובילה), שלא תיתכן מכונה יעילה יותר. קרנו עבד במסגרת תורת הקלוריק שראתה בחום ישות חומרית דמוית נוזל הזורמת מגוף חם לגוף קר.
המילה תרמודינמיקה מקורה במחקריו של ויליאם תומסון (לורד קלוין) (1824–1907) על נצילותם של מנועי קיטור. תומפסון, בנואה פאול אמיל קלפרון (1799–1864) ורודולף קלאוזיוס (1822–1888) קראו תיגר על תורת הקלוריק והציגו את המושגים אנרגיה, אנטלפיה ואנטרופיה. כמו כן, הם הציגו את החוק השני של התרמודינמיקה הקובע שבמערכת סגורה האנטרופיה תמיד תגדל. בשנת 1798 הדגים בנג'מין תומפסון המרת עבודה מכנית לחום, ובשנת 1847 ניסח ג'יימס ג'ול את חוק שימור האנרגיה, בצורת חום ובצורת אנרגיה מכנית. בכך נוסד ענף התרמודינמיקה המודרנית.
קלאוזיוס יחד עם ג'יימס מקסוול פיתחו תורה המסבירה את התנהגותם של גזים, על פי ההנחה שהגז מורכב ממספר רב של חלקיקים הנמצאים בשיווי משקל. בעשותם כך הם נתנו הסבר לחוקי התרמודינמיקה המבוסס על תורת ההסתברות. לודוויג בולצמן ביסס במקביל אליהם תאוריה דומה ולכן התפלגות המהירויות של אטומים בגז קרויה היום התפלגות מקסוול בולצמן. עבודות אלו יחד עם עבודותיהם של ויליאם גיבס ואמדאו אבוגדרו יצרו את הבסיס של המכניקה הסטטיסטית.
ויליאם תומסון אחראי לאחת מפריצות הדרך המחשבתיות החשובות בהיסטוריה של הפיזיקה בכך שהוא השתמש בתרמודינמיקה בשביל לחקור את השמש. תומסון טען שמכיוון שהשמש פולטת קרינה אזי היא מתקררת. מתוך עוצמת הקרינה של השמש, כפי שהיא נמדדת בכדור הארץ, חישב תומסון את קצב הקרור של השמש והגיע למסקנה שהטמפרטורה של פני השמש לפני 30 אלף שנים הייתה גדולה משמעותית מהטמפרטורה הנוכחית שלה. אומדן זה עמד בסתירה לממצאים גאולוגיים המעריכים את גיל כדור הארץ במאות מיליוני שנה, וכן להערכה של צ'ארלס דרווין המבוססת על תורת האבולוציה לפיה לקח לחיים מיליוני שנים להתפתח. הטעות של תומסון הייתה בכך שלשמש יש מנגנון חימום פנימי, המבוסס על תגובות גרעיניות, ולכן קצב הקירור של השמש קטן בהרבה. מאידך עבודה זאת יצרה את הבסיס שממנו התפתחה האסטרופיזיקה המודרנית.
אלקטרודינמיקה
שמאל|ממוזער|200px|מייקל פאראדיי
סוף המאה ה-18 והמאה ה-19 ראו את הולדת וההתפתחות המהירה של תורת החשמל והמגנטיות. את הכוח החשמלי הקושר שני גופים גילה שארל-אוגוסטן דה קולון (1736–1806), בשנת 1784. בשנת 1800 המציא אלסנדרו וולטה (1745–1827), פיזיקאי איטלקי, את הסוללה החשמלית, וזאת איפשרה מעתה לבצע ניסויים מעמיקים בחשמל. מעבר לחשיבות היישומית הרבה שלה, הסוללה גם הראתה כיצד ניתן להפוך אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית, ומעתה הגלגולים השונים של אנרגיה חשמלית, הקשרים בין חשמל למגנטיות, לחום, ולאפקטים כימיים ולאור ימשיכו לרתק את העולם המדעי. את המונחים מתח, זרם והתנגדות ניסח גאורג אוהם (1789–1854), שעל שמו קרוי היום חוק אוהם. הנס כריסטיאן ארסטד (1777–1851) היה הראשון להבחין בקשר בין חשמל למגנטיות. ארסטד הבחין שכאשר הוא מעביר זרם בקרבת מגנט, הזרם גורם למחט של המגנט לסטות הצידה.
פריצות הדרך המשמעותיות ביותר בתחום באו בעקבות עבודותיו של המדען האנגלי מייקל פאראדיי (1791–1867). חסר השכלה גבוהה רשמית בתחום, החל פאראדיי להתעניין בחשמל לאחר ששמע על הניסויים של ארסטד הקושרים חשמל עם מגנטיות. הוא גילה בצורה אמפירית כי זרם חשמלי יוצר סביבו שדות מגנטיים. פאראדיי היה אחד המדענים הראשונים שהשתמש ברעיון של שדות על מנת לתאר את חוקי החשמל. הוא המציא את המנוע החשמלי הראשון, וניסח את חוק ההשראה הנושא את שמו.
ימין|ממוזער|250px|ג'יימס קלרק מקסוול
ג'יימס קלרק מקסוול (1831–1879) החל את דרכו כתלמיד של פאראדיי. מקסוול היה מצויד בהשכלה מתמטית אקדמית טובה יותר מזאת של מורהו, וזאת איפשרה לו לנסח את חוקי החשמל שגילו פאראדיי ואחרים בעזרת ארבע משוואות דיפרנציאליות, אשר נושאות את שמו, משוואות מקסוול. התוצאה המפתיעה ביותר של המשוואות היא המסקנה כי שדה חשמלי משתנה יוצר שדה מגנטי, ומכיוון ששדה מגנטי משתנה יוצר שדה חשמלי, אזי ישנו פתרון למשוואות בצורה של גל אלקטרומגנטי, הנע במהירות האור. מכאן הסיק מקסוול שלמעשה האור הוא גל אלקטרומגנטי. הישג זה היה התגלית המדעית הגדולה של התקופה: איחוד של כל חוקי החשמל, המגנטיות והאופטיקה לתוך ארבע משוואות. התורה של מקסוול זכתה לאישוש ניסיוני עם המצאת הרדיו ב-1888 על ידי היינריך רודולף הרץ (1857–1894), וגילוי קרני ה-X על ידי וילהלם רנטגן (1845–1923) ב-1895.
לתגליות בתחום האלקטרודינמיקה הייתה השפעה עצומה על ההתפתחויות הטכנולוגיות, שהביאו לשינוי פניה של החברה, עם המצאות כגון המנוע החשמלי, הנורה החשמלית, הרדיו, הפטיפון ועוד.
המכניקה ההמילטונית
המכניקה ההמילטונית פותחה על ידי סר ויליאם רואן המילטון (1805–1865), מתמטיקאי ואסטרונום אירי. הוא המשיך את עבודותיו של לגראנז' בתחום המכניקה האנליטית והראה שניתן לנסח את חוקי המכניקה בדרך נוספת, על בסיס מה שקרוי היום משוואות המילטון, הנגזרות ממושג ההמילטוניאן שהכניס לשימוש. המשוואות היוו ניסוח מתמטי שונה בלבד, ולא הוסיפו שום דבר מהותי לגבי הבעיות שלפתרונן שמשו. עם זאת, תפקידן ההיסטורי היה מכריע, שכן שפכו אור חדש לגבי הדרך בה ניתן להכליל את המכניקה הקלאסית, ובכך ניתן לראות גם את משוואות המילטון בתור הקו המקשר מהמכניקה הקלאסית אל מכניקת הקוונטים המאוחרת יותר.
החיפוש אחר האתר
ניסוי שני הסדקים ב-1801 הראה מעל לכל ספק שהאור הוא גל. נותרה השאלה מהו התווך שנושא את האור, באותו אופן שתווך (למשל, האוויר) נושא את גלי הקול. התווך הזה זכה לשם אתר ונעשה מאמצים רבים על מנת למדוד תנועה של גופים יחסית לתווך זה. הניסוי המפורסם ביותר היה ניסוי מייקלסון-מורלי. הרעיון של הניסוי התבסס על ההנחה שרווחה באותם זמנים, לפיה כדור הארץ נע ביחס לאתר. על סמך תנועה יחסית זו, כך חשבו, ניתן יהיה למדוד את ההבדלים בין מהירות האור בכיוון תנועתו של כדור-הארץ לבין מהירותו בכיוון הניצב. הניסוי לא הצליח למדוד כל הבדל ביניהם. ניסיונות נוספים התבססו על תצפיות אסטרונומיות של הירחים של צדק וגם הם לא הצליחו להבחין בקיומו של האתר.
גאומטריות לא אוקלידיות
עד המאה ה-19 רווחה האמונה שהגאומטריה מייצגת תיאור של העולם ואמת בסיסית שאין אחרת לה. רבים ראו פגם אחד מרכזי בגאומטריה, והוא האקסיומה החמישית של אוקלידס, אקסיומת המקבילים, שנראתה מסורבלת ולא הכרחית. בתחילת המאה ה-19, שורה של מתמטיקאים החלו לבנות בנפרד ובאופן בלתי תלוי גאומטריות שבהן האקסיומה הזאת איננה מתקיימת; כלומר, גאומטריות שבהן דרך נקודה שלא על קו נתון, או שלא ניתן להעביר כלל מקבילים לקו, או שניתן להעביר קווים מקבילים רבים לקו הנתון. תורות אלו נקראות היום גאומטריה לא-אוקלידית. ככל הנראה, הראשון שפיתח גאומטריות אלו היה קרל פרידריך גאוס, מגדולי המתמטיקאים בכל הזמנים, ובמקביל לו פיתחו את הגאומטריות הללו גם המתמטיקאי הרוסי ניקולאי איוונוביץ' לובצ'בסקי וקצין הצבא ההונגרי יאנוש בויאי. את אחת התרומות החשובות ביותר לנושא הניח תלמיד של גאוס, ברנהרד רימן. תורות אלו שינו לגמרי את תפיסת המחשבה בקשר למהות של תורות מתמטיות, והייתה להן השפעה חשובה על התפתחות הפיזיקה. תורות אלו עתידות לשחק תפקיד מרכזי בתורת היחסות הכללית. השאלה האם היקום הוא שטוח שמתנהג על פי חוקי אוקלידס ממשיכה להעסיק קוסמולוגים עד ימינו.
קרניים קתודיות וגילוי האלקטרון
כאשר מופעל מפל מתח גדול בין שתי אלקטרודות סמוכות נוצרת פריצה חשמלית ביניהן, תופעה הנראית דומה לברק (למעשה ברק הוא פריצה בין עננים הצוברים מתח רב יחסית לאדמה). כבר במאה ה-18 היו תצפיות לפיהן הסתבר כי ככל שהאוויר דליל יותר, כך מתח יכול לפרוץ מרחקים גדולים יותר. בשנת 1838 הבחין לראשונה מייקל פאראדיי בתופעה של קרניים קתודיות: פאראדיי הרכיב שפופרת זכוכית, אשר בכל קצה שלה ישנה אלקטרודה. כאשר העביר זרם בין האלקטרודות (הנקראות אנודה וקתודה) הוא הבחין שנוצרת קרן אור המתחילה באנודה, עוברת דרך הריק, ומגיעה עד הקתודה. כיום ידוע שהקרן נוצרת מכך שאלקטרונים נפלטים על ידי הקתודה, מואצים ומגיעים לבסוף אל האנודה, ובדרכם מתנגשים בגז המועט שנותר בשפופרת ומעוררים את האטומים, ואלו פולטים קרינה. ג'יי ג'יי תומסון הצליח להראות שהוא מסוגל להטות את הקרניים בעזרת שדות חשמליים, וגם בעזרת שדות מגנטיים. מתוך מדידת הטיות אלו, הצליח תומפסון למדוד את היחס בין מטען החלקיקים בקרניים הקתודיות לבין המסה שלהם. תומפסון גילה שהקבוע שהתקבל קטן מאוד (מרמז על חלקיק מאוד קטן), ואוניברסלי: כלומר, איננו תלוי בתנאים ניסיוניים כמו הרכב הגז בשפופרת, הרכב האלקטרודות וכדומה. תומפסון הסיק את קיומו של חלקיק בסיסי בטבע, האלקטרון.
שפופרות קתודיות זכו למגוון גדול של שימושים. התופעה הבסיסית משמשת עד היום בנורות פלואורסצנטיות. שפופרות קתודיות עומדות בבסיסם של מסכי טלוויזיה מסוג CRT (מסכי הטלוויזיה המקוריים), ושל שפופרות הריק הראשונות. בנוסף, ניסויים בשפופרות קתודיות הביאו לגילוי האפקט הפוטואלקטרי.
התורה האטומית
בתחילת המאה ה-19 החל ג'ון דלטון לבסס את התורה האטומית, שלפיה כל החומרים עשויים מאבני יסוד אטומיות, להן משקלים שונים. דלטון החל למדוד ולסווג את היסודות על פי משקליהם כאשר המימן הוא היסוד הקל ביותר. בעקבות עבודותיו של דלטון ושל אחרים התגלו במהלך המאה ה-19 יסודות חדשים רבים ותכונותיהם נחקרו לעומק.
באמצע המאה ה-19, הכימאי הרוסי דמיטרי מנדלייב החל לכתוב ספר כימיה; לצורך הכתיבה הוא ניסה לעשות סדר במגוון העצום של הידע שנצבר. מנדלייב החל לסדר את היסודות הידועים על פי המשקלים האטומיים שלהם מצד אחד, ומצד שני לארגן אותם בטורים לפי תכונות משותפות. בסופו של דבר נוצרה הטבלה המחזורית, לה תהיה השפעה אדירה על התפתחות הכימיה והפיזיקה.
תגליות חשובות נוספות
אפקט דופלר – בשנת 1842 ניסח לראשונה המתמטיקאי האוסטרי כריסטיאן אנדראס דופלר את אפקט דופלר, שלפיו התדירות של גל תלויה במהירות היחסית שבין מקור הגל לבין הצופה. דופלר ניסח את החוק עבור גלי קול, אך החוק נכון למגוון רחב של גלים, ובפרט אפקט דופלר האופטי שלו היה תפקיד חשוב בהתפתחות הפיזיקה. אדווין האבל השתמש באפקט זה על מנת למדוד את המהירות של גלקסיות יחסית לגלקסיה שלנו שהובילה אותו לחוק האבל. באפקט דופלר נעשה שימוש בקירור של אטומים על ידי לייזר, וכן במדידות המדויקות ביותר של תורת היחסות.
מכניקת הזורמים - הפיזיקאים קלוד לואי מארי נווייה וגבריאל סטוקס חקרו את השפעת הצמיגות על תנועת הנוזלים, וניסחו את משוואת נווייה-סטוקס הקרויה על שמם. הפיזיקאי אוסבורן ריינולדס הראה שישנם שני סוגים של זרימה - זרימה למינרית (זרימה חלקה), וזרימה טורבולנטית. הוא הראה שהמעבר בין סוגי הזרימה נקבע לפי מנה של גדלים פיזיקליים הקרויה היום על שמו: מספר ריינולדס.
סוף המאה ה-19: סוף הפיזיקה?
בסופה של המאה ה-19 בזכות הגילויים הגדולים של חוקי התרמודינמיקה, ובעיקר בזכות גילוי חוקי מקסוול, רווחה בקרב הפיזיקאים האמונה שלמעשה התגלו כבר כל החוקים הבסיסיים של הטבע, וכל מה שנותר לפיזיקאים לעשות למעשה הוא להבין את המשמעות של החוקים האלו עבור מקרים פרטיים.
אלא שהיו פיזיקאים שהיו מודעים לכך שהמלאכה לא לגמרי שלמה. בהרצאה מפורסמת בשנת 1900 טען לורד קלווין (ויליאם תומסון) כי ישנם שני עננים המעיבים על השמים היפים של הפיזיקה של המאה ה-19: ניסוי מייקלסון-מורלי (הבעיות במדידת תכונותיו של האתר), וכן הקושי להבין את תופעת קרינת הגוף השחור. הוא אמנם צפה את הבעיות אך המעיט כנראה בערכן משום שבאותה הרצאה אף טען כי "אין שום דבר חדש לגלות בפיזיקה כעת, כל הנותר הוא לבצע מדידות מדויקות יותר ויותר" ואף כי "קרני רנטגן הן תרמית". מה"ענן" הראשון שציין לורד קלווין נולדה תורת היחסות, ומה"ענן" השני נולדה מכניקת הקוונטים. שתי תאוריות אלו עתידות לשנות את הדרך שבה האדם מבין את העולם. בנוסף על כך, גילוי האלקטרון, הרדיואקטיביות ומבנה האטום תרמו לביסוסם של ענפים חדשים בפיזיקה: פיזיקה גרעינית ופיזיקה של חלקיקים אלמנטריים.
ראו גם
התפתחות המדע בעת העתיקה
היסטוריה של שיטות המדידה
היסטוריה של המתמטיקה
המהפכה הקופרניקאית
היסטוריה של האסטרונומיה
היסטוריה של התרמודינמיקה
היסטוריה של הכימיה
לקריאה נוספת
מקורות ראשוניים בהיסטוריה של הפיזיקה
אלמגסט / תלמי (המאה ה-2 לספירה). הגרסה הערוכה על ידי יוהאן לודוויג הייברג לספרו של תלמי ניתנת להורדה כאן.
ספר האופטיקה / אבן אל-היית'ם (המאה ה-11 לספירה)
שיחות על שני ענפי מדע חדשים / גלילאו גליליי (1638). גרסה מקורית באיטלקית ניתנת להורדה כאן, ותרגום אנגלי כאן.
עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע / אייזק ניוטון (1687). גרסה מלאה מתוך גוגל ספרים.
מקורות משניים אקדמיים בהיסטוריה של הפיזיקה
שמואל סמבורסקי, המחשבה הפיזיקאלית בהתהוותה: מן הפילוסופיה הקדם סוקראטית עד הפיזיקה של הקוואנטים, מוסד ביאליק, 1987, באתר המרכז לטכנולוגיה חינוכית
יואב בן דב. 1991. פיזיקה: תורות ומושגים. ת"א: משרד הביטחון, ההוצאה לאור. (הטקסט המלא זמין באינטרנט כאן).
<div style="direction: ltr;">
Bernard I. Cohen. 1985. The Birth of a New Physics. New York: Norton.
Gerald J. Holton & Stephen G. Brush. Physics, the Human Adventure: From Copernicus to Einstein and Beyond. New Brunswick, N.J.: Rutgers University Press.
<div style="direction: rtl;">
מקורות משניים פופולריים בהיסטוריה של הפיזיקה
טימותי פריס, מילדות לבגרות בשביל החלב, ספרית מעריב, תל אביב, 1991.
טימותי פריס, היקום וכל אשר בו, הוצאת הד ארצי, אור יהודה, 2000.
Great Physicists - William H. Cropper
Subatomic Paricles - Steven Weinberg
הערות שוליים
קטגוריה:היסטוריה של הפיזיקה
| 2024-09-01T00:42:16
|
רפואה
|
ממוזער|250px|אסקלפיוס, אל הרפואה והריפוי במיתולוגיה היוונית, אוחז במטה אסקלפיוס שהפך לסמל הרפואה (פסל במוזיאון ני קרלסברג גליפטוטק, קופנהגן)
רפואה (הנקראת לעיתים גם רפואה קונבנציונלית או רפואה מקובלת), היא ענף של המדע ומקצוע, העוסק באבחון, מחקר, וטיפול במחלות, בשיפור הבריאות וברפואה מונעת. הרפואה מתבססת על הישגיהם של מדעי הטבע, החברה, והרוח ומתקדמת במקביל להם. במרוצת השנים התפתחו במקצוע התמחויות בענפים מרובים, לפי קריטריונים שונים: מבחינים בין רפואה פנימית, רפואת חירום, רפואה כירורגית, רפואת עיניים, אף אוזן וגרון וכו', ולפי התחומים החברתיים – רפואה צבאית, רפואה משפטית, רפואה תעשייתית, רפואת בית חולים וכו'.
הישגיה של הרפואה המודרנית ניכרים, בפרט בגידול המשמעותי בתוחלת החיים במאה השנים האחרונות, גידול שבעיקרו נובע מהישגיה של הרפואה, כגון אנטיביוטיקה וחיסונים, אך גם משיפור הסניטציה והתזונה. לעיתים קצרה ידה של הרפואה, ובמחלות מסוימות היא יכולה להציע טיפול סימפטומטי ומסייע למחלה, אך אינה יודעת לרפא או לסייע בהחלמה. אדם שהוא בעל הכשרה והיתר לעסוק ברפואה נקרא רופא, והוא מורשה לעסוק ברפואה בכלליות ולהתמחות באחת או יותר מההתמחויות הרפואיות השונות.
היסטוריה
הרפואה בימי קדם
שמאל|ממוזער|200px|דף מתוך פפירוס אברס (המאה ה-16 לפנה"ס): תיאור תרופה לאסתמה המתבססת על חימום תרופה צמחית על לבנים ושאיפת האדים
ראשיתה של הרפואה עוד בתקופות פרה-היסטוריות. האדם למד מניסיונו את טיבם של הצמחים בסביבתו (אכילים, רעילים, מרפאים), טיפל בפצעים, ניסה לרפא באמצעות הקזת דם, ואפילו קדח בגולגולות. הניסיון הועבר מדור לדור, הורחב ושוכלל. מכיוון שהידע התבסס על ניסיון ואמונה ולא על שיטות מדעיות, ברפואה העממית שימשו בערבוביה יסודות רציונליים ובלתי רציונליים, מזיקים ומועילים יחדיו.
בימי קדם לא ראה האדם במחלות ובמוות תהליכים טבעיים, כי אם פרי התערבות של כוחות עליונים – רוחות, אלים, ומכשפים. ה"רופאים" הראשונים היו שאמאנים וכוהני דת שחיפשו דרכים לרצות את הכוחות הללו ולכפר על עוון החולים. גם בימינו נשאר הקשר ההדוק בין הרפואה לתורת הנסתר ולדת. השימוש בתפילות, קמעות ולחשים כהגנה מפני מחלות, רווח במדינות לא מפותחות וקיים גם במדינות מפותחות.
טקסטים מראשית הציוויליזציה מעידים על התקדמות הרפואה וניסיונות לשוות לה אופי רציונלי יותר, אך עדיין לא פסק האימון באמונות הטפלות ובמאגיה. הידיעות באנטומיה ובפיזיולוגיה היו לקויות מאוד עד לעת החדשה, בעיקר בשל האיסורים בדתות השונות על ניתוחי גופות.
במצרים העתיקה התבססה הרפואה על שילוב של אמונות מאגיות, תרופות וטיפולים. בעיר ממפיס, בה ישב מייסד הרפואה המצרית, אמחותפ (כ-2650 לפני הספירה), היה קיים בית ספר לרפואה, שבו היה נפוץ השימוש במשלשלים ובאמצעי הקאה "לטיהור הדם המקולקל". הטקסט שנחשב לטקסט הרפואי הקדום ביותר, פפירוס אדווין סמית' המיוחס לאמחותפ, עוסק בניתוחי חירום ומפרט לגבי פגיעות ראש, צוואר וגוף. הוא כולל ארבעים ושמונה סוגי פגיעות והטיפול המתאים להן. חלק מההליכים המתוארים נחשבים הליכים רפואיים סבירים לתקופתם. פפירוס אברס (המאה ה-16 לפנה"ס) מתאר מתכונים לשש מאות שבעים ושבע תרופות, וכן תיאורים אנטומיים ופיזיולוגיים.
שמאל|ממוזער|200px|בדיקה רפואית מתוארת על גבי כד עתיק. שנת 470 לפנה"ס. מוזיאון הלובר, פריז, צרפת.
בכתבי היד של חמורבי בבבל (המאה ה-18 לפנה"ס), נכתב כי הסיבות למחלות הם כוכבים, שדים, תולעים השורצים בנהרות ושינויים בדם. הם הראו הבנה של פעילויות כירורגיות בסיסיות המיטיבות עם החולה.
במקרא מוזכרות מחלות רבות, אולם אין פרטים רבים על דרך ריפוין. לעומת זאת, דינים רבים העוסקים ברפואה בכללותה, מראים על תברואה שבטית ואישית מפותחת ועל ידע רפואי. בתקופת המשנה והתלמוד, הושפעה הרפואה מתרבויות הסביבה. טובת החולה דחתה קיומן של מספר מצוות, הרופא היה מנתח ורוקח ואילו הקזת הדם נעשתה על ידי "אומן".
בהודו העתיקה הושגה התקדמות בכירורגיה ובניתוחים פלסטיים. המכשור היה עדין ויעיל, התפתחה מודעות גבוהה לתברואה האישית (טיפול בעור, התעמלות, תזונה נכונה, רחצה וניקיון). עיקר הריפוי היה בצמחים וכן בתרופות מינרליות ומן החי. את המחלות אבחנו על סמך חום הגוף, הנשימה ותפרישי הגוף.
ראשית הרפואה בסין עוד באלף ה-4 לפני הספירה. את המחלות אבחנו על פי הלשון ועל ידי מישוש הדופק, הם הכירו 10 נקודות בו אפשר לחוש אותו. הם תיארו במדויק מחלות כטיפוס, כולרה, קדחת הבהרות. בסין הורכב גם ככל הנראה החיסון כנגד אבעבועות שחורות שנים רבות לפני שעשה זאת אדוארד ג'נר, שלו מיוחס תרכיב החיסון הראשון בעולם. יש סברה לפיה הסינים היו אבות הריפוי במים. עיקר הטיפול היה בצמחים הידועים היום במערב ומהווים חלק מהרפואה המודרנית. שיטת ריפוי סינית עתיקה היא הדיקור במחטים.
תחילת הרפואה המדעית
מולדת הרפואה המדעית היא יוון העתיקה, שהושפעה מהישגי הרפואה בבבל ובמצרים. האנטומיה והכירורגיה היו בדרגה גבוהה, כבר בתקופה ההומרית. לאל הרפואה אסקלפיוס נבנו היכלים רבים, שהיו כעין מרכזי בריאות ושירתו בהם כוהני האל.
כבר במאה ה-5 לפנה"ס עסקו במקצוע רופאים חילוניים, בהם פילוסופים נודעים. כ"אבי הרפואה" נחשב היפוקרטס (460–357 לפנה"ס) שהשתית את עבודתו על תצפיות וניסויים, על חיזוי מהלך המחלה ותוצאותיה. הוא הניח כי קיימות בגוף ארבע ליחות (דם, ריר, מרה צהובה, מרה שחורה). הוא קבע שהמחלה היא תופעה טבעית, וסימניה מראים את תגובת הגוף נגדה, והיא מושפעת מתנאי האקלים, טיב המים, וגורמים סביבתיים אחרים. הוא הניח את היסודות לאתיקה הרפואית, הקרויה היום "שבועת היפוקרטס": שמירת סודותיו של החולה, הגשת עזרה רפואית לכל חולה וכו'. כתבים שיוחסו לו שימשו ספרי לימוד עד המאה ה-19.
אריסטו נחשב לאבי הביולוגיה, הוא הניח יסודות לאנטומיה השוואתית ולאמבריולוגיה (תורת התפתחות העובר).
בתקופה ההלניסטית נוסד באלכסנדריה מצרים, בית ספר לרפואה, בו הועמק חקר האנטומיה והפיזיולוגיה על ידי ניתוח גופות של פושעים.
הרפואה ברומא העתיקה, כמו שאר תחומי המדע, הושפעה מיוון. אסקלפיאדס היווני (המאה ה-1 לפנה"ס) הבחין בין מחלות חדות וכרוניות, הכניס את שיטת חיתוך הקנה (כיום קוניוטומיה), השתמש בעיסויים, הכיר מחלות נפש והמליץ על ריפוי בעיסוק לטיפולן. היווני קלאודיוס גלנוס (129–200), גדול חכמי הרפואה באימפריה הרומית, היה הראשון שפנה לניסויים פיזיולוגיים, קבע כי בעורקים זורם דם (לא אוויר כדעת קודמיו) מבלי שהכיר את מחזוריות הדם, חקר את מערכת העצבים המרכזית (ערך ניסויים בקופים חיים ובשאר יונקים). חיבוריו המדעיים הרבים היוו את ספרות הרפואה בימי הביניים, אולם בשל ריבוי דעות מוטעות, עוכבה התפתחות הרפואה במשך תקופה ממושכת. רופאים יוונים השתמשו באורוסקופיה לגילוי מחלות.
הרפואה בימי הביניים
200px|ממוזער|איור של מערכת השלד מתוך הקאנון של אבן סינא
עם התפוררות הקיסרות הרומית, שקע גם המדע היווני-הלניסטי ונשכחו רבים מהישגי הרפואה. אחד מגורמי הנסיגה הייתה עלייתה של הנצרות, שראתה במחלות עונש על חטאים ובתפילות אמצעי ריפוי. הספרות הרפואית הייתה דתית-מקראית, כזאת שלא פגעה בעליונות הכנסייה (שלא ככתבי קלאודיוס גלנוס).
התקדמות הרפואה הייתה בארצות החליפות המוסלמית, קודמה על ידי ערבים ויהודים, מהם פילוסופים נודעים. כתבי גאלנוס והיפוקרטס תורגמו לערבית ועברית, ואף חוברו ספרי רפואה מקוריים. נוסדו בתי ספר לרפואה בקורדובה ובטולדו המוסלמיות. אל-ראזי מבגדאד (865–923) תרם לאבחנה מבדלת בין אבעבועות לחצבת. אבן סינא (980–1037) חיבר את "קאנון" שריכז את כל הידע הרפואי, והיה לספר החשוב ביותר בימי הביניים. הרפואה הערבית תרמה בשטח הכימיה ופיתוח התרופות המוכרות עד היום.
גדולי הרופאים היהודיים היו אסף הרופא (המאה ה-6~), שבתי דונולו (913–982 באיטליה), יצחק בן שלמה הישראלי (המאה ה-10 במצרים), והרמב"ם (המאה ה-12) אשר היה מסוללי הדרך לרפואה המונעת. הרמב"ם היה כנראה מראשוני המבקרים השיטתיים של גאלינוס (לפחות מחצית המאה לפני רוג'ר בייקון). בסוף פרקי משה ברפואה הוא מעודד את הקורא-המתלמד לבקר את דבריו על סמך ההיגיון והניסיון האישי. הרופאים היהודיים קנו לעצמם מוניטין רב, רבים היו בחצרות המלוכה ומקורבים לאצילות, אך בשל דתם לא הורשו ללמד באוניברסיטאות.
עם התפוררות החליפות המוסלמית, עלה חזרה לגדולה המערב. בית הספר הראשון לרפואה באירופה, קם בסאלרנו איטליה במאה ה-9, לימדו בו מורים מהמזרח ובהמשך הוקמו אחרים ברחבי איטליה שהייתה למרכז רפואה. עם תחילת המדע האמפירי במאה ה-13, המבוסס על ניסויים ותצפיות, החלו לזנוח את התאוריות הישנות של גאלנוס ואבן סינא. במאה ה-14 גברה ההתעניינות באנטומיה ובפיזיולוגיה, ומדעים אלו פותחו בתקופת הרנסאנס.
הסטטוס החברתי של הרופא היה נמוך בימי הביניים, עובדה זו בלמה את התפתחות הרפואה. כדי שלא ייחשב עובד כפיים, הייתה מלאכת הניתוח בידי גלב (שהודרך על ידי רופא). הגלב עסק בהקזת דם, העמדת כוסות רוח וטיפול בעלוקות (שהיו מוכרות כטיפול יעיל עד לסוף המאה ה-19). רק החל מהמאה ה-15, עם עליית רמת הלימודים בבתי הספר לרפואה, החל ביקוש מחדש למקצוע, עלתה יוקרתו ושכרו והוכר כמקצוע חופשי.
הרפואה בעת החדשה (מהמאה ה-15 עד המאה ה-19)
200px|ממוזער|מתוך ספר האנטומיה של וסאליוס, De humani corporis fabrica libri septem
עם ההתעניינות המתחדשת באנטומיה ובפיזיולוגיה, תם עידן ימי הביניים והחלה תקופת הרנסאנס. ב-1543 חיבר וסאליוס את ספר האנטומיה, ששלל את כל תורתו של גאלנוס והצטייר כמדויק ואמין יותר. לאונרדו דה וינצ'י עסק, בין השאר, בנתיחת מתים והעשיר את ידיעותינו אודות גוף האדם. פאראצלסוס, 1493–1541, ביטל את תורת ליחות הגוף, חקר את חילוף החומרים, התאים את התרופות הידועות אל המחלות כדי לייעל את השפעתם, החדיר את השימוש בתכשירים כימיים. אנשים אלו נחשבים כאבות הרפואה המודרנית. פארא בצרפת שחי במאה ה-16 נחשב לאבי הכירורגיה המודרנית. מיכאל סרווטוס, ספרדי שהתגורר בצרפת גילה במאה ה-16 את מחזור הדם הקטן (או גם מחזור דם ריאתי).
במאה ה-17 החלה הרפואה להתקדם, בהישענה על המדעים האחרים:
ויליאם הארווי הוכיח ב-1628 את קיומו של מחזור הדם בגוף, והניח יסודות לאמבריולוגיה המודרנית. רבים חלקו על דעתו, אולם עירוי הדם הראשון שבוצע ב-1666 הוכיח את נכונותה.
בתקופה זו הומצא המיקרוסקופ על ידי לבנהוק, לוטש עדשות הולנדי, אשר ראה את התאים והחיידקים.
מרצ'לו מלפיגי גילה את כדוריות הדם, את מחזור הדם בנימים ואת שכבות העור. בבית הספר בפדובה, נלמדה הרפואה בצמוד למיטת החולה.
בעקבות מלחמות שפקדו את צרפת קודמה הכירורגיה, הוכרה החשיבות בטיפול בפצעים ובעצירת שטפי דם למניעת הלם.
ב-1713 פרסם ראמציני ספר על מחלות מקצועיות (השפעת תעשיית המשי על עובדיה).
סידנהם הדגיש את חשיבות התצפית על החולה.
אלברט האלר, בן המאה ה-18, ערך ניסויים בבעלי חיים ומוכר כיוצר הפיזיולוגיה החדשה.
בישה מצרפת ניסח את המושג ריקמה וכך ייסד את ההיסטולוגיה.
ק.פ. וולף פיתח את התאוריה על השינויים המתרחשים ברחם ועל השתנות העובר.
התקדמות נוספת באה בשטחי הכירורגיה, המיילדות והפתולוגיה. המסכת ומכשיר הרפלקסים נעשו למרכיב מרכזי בבדיקה הקלינית. הוכרה חשיבות מדידת החום אצל כלל החולים. האנטומיה הפתולוגית ונתיחת הגופות, נעשו לשיעורי חובה בלימודי הרפואה. חקר מערכת העצבים התפתח ונעשה למדע בתוך הרפואה. אדוארד ג'נר האנגלי, הרכיב ב-1796 את החיסון לאבעבועות שחורות, והניח יסוד לרפואת המניעה המודרנית. תרמו לכך החוקים הסניטריים המחמירים באנגליה, במחנות צבאיים ובעתות מלחמה.
הרפואה במאה ה-19
200px|ממוזער|רשמיו של לואי פסטר על חיידקים בבירה
200px|ממוזער|שימוש בכלורופורם להרדמת מטופל, אמצע המאה ה-19
שמאל|ממוזער|200px|ספר ביידיש 'רפואות ועצות', כיצד להציל אנשים ממוות, וילנה, 1836
בתחילת המאה ה-19 כבר הכירו הרופאים את גוף האדם לפרטיו, ולובנו ביסודיות התהליכים הפיזיולוגיים. החל חקר התא על ידי רודולף וירכו והופרכה תיאורית ליחות הגוף. אופקים נרחבים העלה הניסוי, שבמהלכו דקר קלוד ברנאר בקרקעית החדר הרביעי של המוח ובכך הביא להפרשת סוכר בשתן. ברנאר הבליט בניסויו הרבים את השוני בין בלוטות הפרשה חיצונית לבלוטות הפרשה פנימית, והוא נחשב לאבי האנדוקרינולוגיה. המצאת כלים לבדיקת פנים העין והאוזן, העידו על עידון הבדיקות של איברי הגוף, ועל אפשרויות דיאגנוסטיות נוספות, כולל הבנת מוח האדם.
תאוריית החיידקים כגורמי מחלות שפותחה בעיקר בעקבות תגליות במחצית השנייה של המאה ה-19 הובילה להתקדמות עצומה בתחום הרפואה, החקלאות, והביולוגיה והובילה להפחתה ניכרת בתמותת תינוקות וילדים, ירידה בתחלואה של בני אדם ובעלי חיים מתורבתים ולהארכת תוחלת החיים של כלל האנושות. התאוריה גילתה שמספר רב של מחלות קטלניות בקרב בעלי חיים (לרבות בני אדם) וצמחים, וכן זיהום פצעים נגרמים על ידי מחוללים זעירים ביותר – החיידקים. בהמשך נמצאו מחוללי מחלות זעירים נוספים כמו וירוסים, או מחלות זיהומיות עקב פטריות ומיקרו-אורגניזמים אחרים. ב-1862 לואי פסטר שם קץ לדעה שהחיים נוצרים מעצמם. הוא יצר חיסונים כנגד כלבת, גחלת, וכולרה, והמליץ על שיטת חימום החלב כדי לשמרו מחיידקים – פיסטור. מכון פסטר שהוקם ב-1888 קידם את ענף המיקרוביולוגיה ואת ההכרה בחיידקים כגורמי מחלה.
המנתח האנגלי ג'וזף ליסטר, קרא את עבודותיו של פסטר, ובעקבות זאת, הכניס לכירורגיה שיטות חיטוי של פצעים, מכשירי ניתוח, ידיים ובגדים באמצעות פנול (חומצה קרבולית), ומאוחר יותר הכניס את השימוש בכפפות ובמסכות. כך תרם להפחתת הזיהום אצל חולים והפחית את מקרי התמותה לאחר לידות של ההרות ולכן הוא נחשב אבי הניתוח המודרני.
רוברט קוך שהיה רופא כפרי גרמני, חקר את חיידקי הגחלת (האנתרקס). הוא הצליח לגדל חיידקים בתרבית וגרם לעכברים להיות חולים בגחלת על ידי הזרקה של החיידקים לעכברים. עבודתו הקפדנית של קוך סיפקה בסיס ניסויי לזיהוי מחלות זיהומיות, שכולל ביצוע ניסויים בבעלי חיים ובבני אדם. המחקר שלו הוביל לזיהוי "העיקרים של קוך" – ארבעה קריטריונים שנועדו לקבוע קשר סיבתי בין גורם מיקרוביאלי למחלה כלשהי. קוך גילה בהמשך את מתג השחפת, ותלמידו פרידריך לפלר גילה את מתג הדיפטרייה. עד מהרה גם זוהו פרזיטים מסוימים כמחוללי מחלות – מלריה, וקדחת צהובה. במחלות אלה, כמו גם במחלת השינה, התברר לחוקרים כי מחלות זיהומיות עלולות להדביק אנשים באמצעות עקיצת חרקים.
בעקבות תגליות אלו החלו לייחס ערך תחלואי לרעלנים שמקורם בחיידקים, וערך הגנתי לנוגדנים בדם. איליה מצ'ניקוב הוכיח את תפקידן של כדוריות הדם הלבנות במערכת ההגנה של הגוף. פותחו חיסונים לטטנוס, דבר, דיזנטריה ועוד. נחקרו מחלות רבות כעגבת וקדחת הבהרות.
בתחומי רפואה אחרים הועמק הידע לגבי בעיות אנדוקריניות, הרדמה, מחלות כליות ולב ועוד. ב-1846 הדגים תומאס מורטון הרדמה כללית באתר ושנה מאוחר יותר הוכנס לשימוש הכלורופורם, אשר פתח אפשרויות חדשות בתחום הכירורגיה.
בשלהי המאה ה-19 המשיכו התגליות המסעירות ששינו את עולם הרפואה. בשנת 1895 גילה וילהלם רנטגן את קרני ה-X (קרני רנטגן). ב-1898 גילו פייר ומארי קירי את קרני הרדיום. בתחום מחלות הנפש הונח יסוד לתורת הפסיכואנליזה של זיגמונד פרויד. בנוסף, חלה התקדמות בתחומי הכימותרפיה, אימונולוגיה, ומדע התזונה, שפותחו ושוכללו במאה ה-20.
הרפואה במאה ה-20
המהפכה המיקרוביולוגית וגילוי המנגוניים הביולוגיים של מחלות רבות בתחומי הרפואה האנושית, וטרנינריה של בעלי חיים ומניעת מחלות בקרב צמחים המשיכו במהלך המאה ה-20. בסוף המאה ה-19 ובתחילת המאה ה-20 התגלה כי חלק מהמחלות כמו מחלת השינה, מלריה וקדחת צהובה, שהעברתם נחשבה מסתורית וחסרת דפוס ברור, מועברות על ידי עקיצות של חרקים כמו יתושים וזבובים שמעבירים גורמים זיהומיים כמו וירוסים או חיידקים.
לאחר גילוי תורת החיידקים בשנת 1876, מקצוע הרפואה השתנה במהירות ובאופן יסודי. לדוגמה, בין השנים 1900 ל-1910 איגוד הרפואה האמריקאי גדל מ-8,400 חברים ל-70,000 חברים. צמיחה זו ייצגה את המעבר מפרקטיקות רפואיות מקומיות עם יעילות מפוקפקות, למקצוע מאורגן לאומי הפועל כשומר סף מוסדי לפרקטיקות מבוססות מדע.
ב-1928 הבחין הרופא וביוכימאי אלכסנדר פלמינג, כי זיהום פטרייתי על פגע במושבות חיידקים. הוא גילה שחומר פעיל מסוים שמייצרת הפטרייה הוא הגורם להרג החיידקים וקרא לחומר פניצילין.
פלמינג פרסם את ממצאיו בשנת 1929, אך הם לא עוררו עניין בקרב הציבור ובקרב עמיתיו המדענים. פלמינג עבד לבדו חסר את הציוד הדרוש לביצוע מחקרים בסדר הגודל הנדרש. עשר שנים לאחר גילוי הפניצילין על ידי פלמינג החל הווארד פלורי להתעניין בנושא המחקר האנטיביוטי, ובמהלך חיפושיו אחר מאמרים בנושא נתקל בזה של פלמינג והתעניינותו בנושא התעוררה. פלורי החל לחקור את הפנצילין יחד עם ארנסט בוריס צ'יין ועבד במעבדה מצוידת וממומנת היטב. צ'יין ופלורי החלו לנסות את האנטיביוטיקה על יצורים חיים והזריקו את הפניצילין הטהור לגופן של חיות מעבדה. הניסויים הוכתרו בהצלחה ולחיות לא נגרם שום נזק. פלורי וצ'יין הוכיחו כי לפניצילין אכן יש פוטנציאל כתרופה אנטיביוטית. עם זאת הפקת האנטיביוטיקה נותרה יקרה מאד. הפניצילין נכנס לשימוש בשנת 1942. עם התקדמות מלחמת העולם השנייה באירופה, הפך הפניצילין למוצר יקר ערך עד מאוד, ואומרים כי היה שווה פי כמה ממשקלו בזהב הוא גם נחשב סוד צבאי של בעלות הברית. מאוחר יותר פותחו שיטות להפקת כמות גדולה בהרבה של אנטיביוטיקה ופתחו סוגי אנטיביוטיקה נוספים.
ההתמחות המקצועית והפיצול לתחומי התמחות צרים הולך וגדל; הדבר נובע מריבוי הרופאים וכן מהצטברות במשך השנים של כמות רבה של ידע בכל אחד מתחומי הרפואה, דבר המאפשר התמקדות טובה יותר. הטיפול ניתן כיום במרפאות, בבתי חולים, בקליניקות פרטיות ולעיתים אף בבית החולה. הרופא אינו עובד לבדו, כלי עזר רבים עומדים לרשותו: מכוני מחקר, מכוני רנטגן, מעבדות וטכנאים.
לאור ההתפתחות המהירה של מדעי הרפואה חשוב מאוד עדכון מתמיד של העוסקים בתחום בהתפתחויות האחרונות. בהקשר לכך חלק מהשתלמויות מאורגנות על ידי גופים מסחריים כגון יצרני התרופות. בארצות הברית שמים דגש מיוחד על השתלמויות במסגרת שלא תלויה בגופים מסחריים – פירוט אקדמי.
הרפואה במאה ה-21
המאה ה-21 הביאה בכנפיה סדרת מהפכות נוספות שמשנות לאיטם את פני הרפואה המודרנית כיום: התפתחות הביוטכנולוגיה, מחקר בתאי גזע, מחקרים פורצי דרך בתחום הגנטיקה והתקדמות מהירה בתחום הננוטכנולוגיה מאפשרות כיום טיפול רפואי למחלות שנחשבו בעבר חסרות מרפא או ניתנות לריפוי אך בקושי. מאידך הרפואה בתחילת האלף החדש נאלצת להתמודד עם אתגרים חדשים שלא היו בעבר: האיידס, שכיחות גבוהה של סרטן בקרב האוכלוסייה ועוד.
לימודי רפואה
250px|ממוזער|סטדונטים מתמחים על בובת אדם בבית ספר לרפואה בפראג
בעולם בכלל, לימודי רפואה אורכים בדרך כלל 6–7 שנים, כאשר שנה עד שנתיים מהן מוקדשות להשלמת ידע בסיסי ומגוון המבסס את הלימודים עצמם (כלומר, רכישת ידע המבסס את העיסוק ברפואה כמו ידע בסיסי יחסית בפיזיקה, וכן, ידע בכימיה, ביולוגיה, פרמקולוגיה, פסיכולוגיה, ביוטכנולוגיה, תזונה, היסטוריה של הרפואה, סוציולוגיה, פילוסופיה, מקצועות פרא-רפואיים, ועוד), זאת כאשר דגש איתן מושם על תחום הכימיה (אשר הידע הנרכש בהקשרה ישמש אחר כך מצע ללמידה מעמיקה של סוגיות פרמקולוגיות). דגש רב מושם גם על ביולוגיה וביוכימיה, שכן הרפואה, הן זו המיועדת לבני אדם והן זו המיועדת לבעלי חיים אחרים (וטרינריה), היא למעשה, לפחות ברמה הטכנית, בעיקר יישום של ידע ביולוגי וביוכימי לפתירת בעיות הנוגעות למבנה הגוף ותפקודו, הנדרש לשירות רפואי מיטבי.
אחר שהסטודנט רכש ידע מדעי, הומני, ופרא-רפואי בסיסי כפי שתואר, או לחלופין, אחרי שהראה בקיאות מספקת בו, הוא מתחיל ללמוד יותר סוגיות הנוגעות למקצוע הרפואה עצמו. תחילה מושם דגש על עקרונות אנטומיים ואנטומיה של גוף האדם או בעלי חיים נפוצים (בלימודי וטרינריה), ובהדרגה מסתעף מסלולו ללימוד על הפיזיולוגיה והפתופיזיולוגיה, רדיולוגיה ודיאגנוסטיקה של פתולוגיות שונות.
במדינות מסוימות מסלול הלמידה הוא כתואר אחד, שאורכו כשש או שבע שנים; זהו המסלול המקובל בישראל וברוב העולם. באחרות, התואר מפוצל למספר תארים הנלמדים במוסדות שונים; זה המסלול המקובל בארצות הברית. במסלול כזה הלימודים בבית הספר לרפואה אורכים כארבע שנים ומוצעים בדרך כלל לבעלי תואר ראשון, בתחום קרוב כגון ביולוגיה, ביוכימיה, כימיה, רוקחות, או מדעי המוח ופסיכולוגיה.
לימודי רפואה בישראל
|ממוזער|250px|בניין הניסויים ובניין בית הספר לרפואה בפקולטה לרפואה באוניברסיטת תל אביב
בישראל פועלים שישה בתי ספר לרפואה: באוניברסיטת בן-גוריון, באוניברסיטה העברית, באוניברסיטת תל אביב, בטכניון, באוניברסיטת בר-אילן (הפקולטה לרפואה בגליל) ואוניברסיטת אריאל. מחצית מהפקולטות בישראל הם בתוכניות אחודות (שש-שנתיות) והמחצית השנייה היא לתואר M.D ארבע-שנתי לאחר תואר ראשון, בפקולטה לרפואה בצפת של אוניברסיטת בר-אילן, באוניברסיטת תל אביב וכן באוניברסיטת אריאל.
מספר המקומות המוגבל בבתי הספר הקיימים וביקוש גדול למקומות אלו גרר שתי תופעות הקשורות זו בזו. מצד אחד, תנאי הקבלה לבתי הספר הללו קשים מאוד, ובמשך שנים רבות רף הקבלה ללימודי רפואה הוא הגבוה מבין כל תחומי הלימוד. מצד שני, היות תנאי הקבלה ללימודי תואר דוקטור לרפואה בישראל נחשבים לתובעניים ביותר, הרי שישראלים רבים נאלצים לצאת ללמוד רפואה מחוץ לישראל, שם תנאי הקבלה מחמירים פחות, ואף מסלולי הלימוד קצרים יותר. יעדים נפוצים למטרה זו הם הונגריה, אוקראינה, ואיטליה. אי לכך, חלק ניכר מהרופאים בישראל הם בוגרי מוסדות זרים. נושא זה מעסיק רבות את הכנסת ומשרד הבריאות מכיוון שישנן טענות שרמתם של הרופאים מחו"ל נמוכה או שאינה מפוקחת על ידי משרד הבריאות.
העיסוק ברפואה בישראל
היתר לעיסוק ברפואה בישראל ניתן רק למי שרכש תואר דוקטור ברפואה קונבנציונלית ממוסד אקדמי מוכר בארץ או מחוץ לה, ועמד בבחינות סיום הנערכות בארץ. העיסוק ברפואה בישראל מוגדר בפקודת הרופאים (נוסח חדש), התשל"ז–1976 כ"בדיקת חולים ופצועים, אבחונם, ריפויים, מתן מרשם להם, פיקוח על נשים בזיקה להיריון וללידה, או שירותים אחרים הניתנים בדרך כלל מידי רופא; לרבות ריפוי באקופונקטורה". רשאים לעסוק ברפואה רופאים מורשים בלבד. יוצאים מהכלל הם רוקחים מורשים, מיילדים מורשים ורופאי שיניים מורשים לפי הפקודות החלות עליהם או מטפלים ומייעצים באקראי וללא שכר או גמול וכן העובדים תחת פיקוחו הישיר של רופא מורשה.
בסוף 2014 היו בישראל 34,231 רופאים רשומים, שהם 342 לכל 100,000 נפש. מספר מסיימי לימודי הרפואה בישראל עלה בהדרגה מכ-250 ב-1990 לכ-400 ב-2012. מאז 2005 ניתנים מדי שנה כ-120 רישיונות לעולים.
הרופאים המתמחים בישראל מתלוננים על תנאי עבודה ושכר ירודים, ובשנת 2011 נקטו צעדי מחאה חריפים, תוך עימות לא רק עם המעסיקים, אלא גם עם ההסתדרות הרפואית בישראל.
במערכת הבריאות בישראל שיעורן של הנשים מבין העובדים הוא גבוה, כולל בקרב הרופאים, אבל ייצוגן בשורות המנהלים הוא נמוך בהרבה. במחקר שערך מכון ברוקדייל בשנת 2019 עלה שהאתגר העיקרי בנתיב ההתקדמות המקצועית היה ניהול הקונפליקט בית-עבודה. אתגרים נוספים שעלו היו מחסור בחניכה (מנטורינג), תרבות גברית במקומות העבודה, משכורות נמוכות משל גברים בתפקידים מקבילים וקושי לשלב פעילות אקדמית בעבודה.
תחומי התמחות ברפואה
חמשת התחומים העיקריים ברפואה (ואשר בעיקר נלמדים בבתי הספר) הם רפואה פנימית, כירורגיה, גינקולוגיה (רפואת נשים, מיילדות ופריון) פדיאטריה (רפואת ילדים) ופסיכיאטריה.
על פי רוב, ניתן לחלק את ההתמחויות ברפואה ל-3, כמפורט בטבלה הבאה :
+פנימיתכירורגיתשונותקרדיולוגיה (לב)לב חזהפולמונולוגיה (ריאות)לב חזהפסיכיאטריהגסטרולוגיה (בטן)כירורגיה כלליתשינייםדרמטולוגיה (עור)פלסטיקהפתולוגיהנוירולוגיה (מוח)נוירוכירורגיהתעסוקתיתנפרולוגיהאורולוגיהנשיםרדיולוגיהילדיםאף אוזן גרוןהרדמההמטולוגיהכלי דםאנדוקרינולוגיהאונקולוגיהראומטולוגיהאורתופדיהעינייםשיקום
רפואה פנימית
תחום העוסק במניעה, אבחון ובטיפול תרופתי או חיסוני במחלות מבוגרים שלא דורשת התערבות ניתוחית.
רפואה כירורגית
כירורגיה היא תחום ברפואה העוסק בריפוי מחלות, פציעות ומצבים רפואיים אחרים באמצעות ניתוח פולשני של גוף החולה.
ניתוחים המשתייכים לתחום זה הם: ניתוחי כבד, כיס מרה דרכי המרה, ניתוחי מח, עצבים ועמוד השדרה.
בתחום הכירורגיה נעשה גם שימוש באמצעי תרומת איברים מלבד איברים תותבים, במטרה להחליף איברים או רקמות שהגיעו לאי-ספיקה סופנית. כיום כחלק מתחום ההנדסה הגנטית קיים גם אפשרות אפשרות לגידול איברים במעבדה ויצירת איברים להשתלה בהדפסה תלת-ממדית.
גינקולוגיה
גינקולוגיה הוא תחום ברפואת הנשים הכולל פעולות כמו טיפול במחלות מין, אי-פוריות נשית, בדיקות רפואיות הקשורות להיריון נשי ולידה, לרבות ניתוח קיסרי, אי יכולת האם להניק וטיפולי פוריות.
רפואת ילדים
טיפול בילדים (עד גיל 18) ובפגים, לרבות מומים מולדים, אימונולוגיה ואונקולוגיה.
רפואת הנפש
טיפולים הקשורים בתחום הנפש לרבות הפסיכולוגיה והפסיכיאטריה.
רפואה אסתטית
אנטי-אֶייג'ינג (Anti-Aging) הוא תחום ברפואה העוסק בחקר ההאטה של תהליכי הזדקנות מערכות החיים של האדם. הזדקנות מואצת פוגעת באיכות החיים והכושר הגופני ומקצרת את תוחלת החיים. תהליך מורכב זה של עיכוב השינויים בעור ושיפור מראהו ובריאותו הוא תהליך ממושך ויש צורך להתמיד בביצוע טיפולים משמרים
טיפולי אנטי-אייגינג בהזרקות: מדובר בהזרקות מילוי, שמטרתן למלא קמטים, שקעים, חללים וצלקות, או בהזרקת להחלקת קמטי הבעה, שמשיג השטחה של הקמטים בכך שהוא גורם להרפיית השרירים, הרי שהתוצאה היא עור חלק יותר ומראה צעיר בהרבה
טיפולי בוטוקס : בקליניקות לרפואה אסתטית מטפלים במגוון הטכנולוגיות החדשניות, שמטרתן עיכוב ההזדקנות והשינויים החלים בגוף עם התקדמות הגיל.
נוירולוגיה
תחום העוסק בניתוח ההיבטים השונים של מערכת העצבים, והמערכת המוטורית הקשורים למוח (נוירולוגיה), בסיוע היבטים מתחום האנדוקרינולוגיה, מדע הקוגניציה, ומדע המוח תוך התמקדות במציאת פתרונות למחלות ופתולוגיה שמקורן במערכת העצבים, בהתמקדות בתחום הפסיכיאטריה ומחלות נפש. לעיתים גם דרך בחינת רמת הפרשת ההורמונים האופטימלית לצורך הגעה לאפטימציה מסוימת בתחום מסוים, בין אם בתחום הקשב (כמו בשימוש בריטלין), מוטוריקה, ראייה ועוד.
רפואת שיניים
תחום העוסק בשיניים והחניכיים, תיקון חורים, השלמת שיניים, שתל דנטלי, שיניים תותבות ויישור שיניים. לרבות שימוש במברשת שיניים ומשחת שיניים, ושטיפת פה.
מעבדה רפואית
תחום העוסק בהיבטי הבדיקות הרפואיות הדרושות לקבלת החלטת הרופא ביחס לחולה ומצב בריאותו, בהתייחס לאבחון, טיפול, מניעת מחלות ויצירת חיסונים ותרופות על-פי המדדים לבדיקות אבחון. לקיחת המדדים מתבצעים במעבדה רפואית, ומנותחים על ידי לבורנט כשהתוצאות נשלחות לרופא המשפחה. כיום נעשים מהלכים לקידום רפואה פרטית במסגרת שירותי הבריאות הכללים, שתתאים לכל חולה באופן אישי, ובתוך כך תכלול היבטים מתחום רפואה ראשונית, שניונית, שלישונית ורביעונית, רפואה מבוססת ראיות, רפואה מגדרית, תוך שקלול והתחשבות בכלל רשומות הרפואית האישיות של החולה המטופל.
תחום הרדיולוגיה עוסק בשימוש באמצעי דימות רפואי לצורך ביצוע אבחנה. הביולוגיה הסינתטית נועד לקדם בינוי מכשור מתאים בתחום ההנדסה הביו-רפואית, כמו בניית מכשור מתאים לביצוע בדיקות שונות ובהם: בדיקת אולטרה סאונד רפואית, MRI ו־CT. העוסקים בתחום הם מעבדנים רפואיים.
רפואה משפטית
תחום העוסק ברפואה לצורך זיהוי והבהרה בתחום המשפט הפלילי או המשפט האזרחי. רוב העוסקים בתחום זה מתמחים בתחום הפתולוגיה. כשעיקר תרומת רופאים אלו בפענוח תיקים פתוחים או מקרי מוות מגיע בביצוע נתיחה שלאחר המוות, או ניתוח פסיכולוגי וקרימינולוגי של המואשם.
רפואת חירום
רפואת חירום מתייחס לפעולות רפואיות דחופות לרוב במטרה למנוע פגיעה קשה בנפש לרבות מוות. רפואת חירום כוללת פעולות כהנשמה, הנשמה מלאכותית מכנית והחייאה. לרבות כשלים במערכת החיסון וזיהומים מסכני חיים.
תעשיית התרופות
ענף בתחום הרפואה העוסק בפיתוח והפקת תרופות תוך חקר אימונולוגי, אנדוקרינולוגי, פרמקוגנטי וביוטכנולוגי כחלק מחקר התרופות והשלבים השונים שעל חברה המבקשת להנפיק תרופה חדשה לעבור טרם קבלת אישור ממשרד הבריאות או ה־FDA על-פי מסלולי האישור השונים (כדוגמת מסלול תרופה יתומה), כמו גם השיקולים של אותם הגופים האם להכליל תרופה זו בסל הבריאות.
כחלק משלב ייצור, ניסוי ואישור התרופה על התרופה לעבור מספר תהליכים, כשהקריטיים שבהם הם: שלב הניסוי הקליני לבדיקת אפקטיביות ויעילות התרופה, שימוש בקבוצות בקרה, מדגם לרבות פלצבו, והוכחת תוקף לתרופה (פרמקולוגיה). כשבין כל ניסוי לניסוי נדרשת הפסקה של בין מספר חודשים לשנים. לעיתים נעשה גם שימוש בניסויים בבעלי חיים. אם אכן כך היה, המוצר יסומן ככזה, ויתנוסס עליו סמליל בצורת ארנב.
תעשיית התרופות עושה שימוש בשקלולים שונים מתחומים שונים במטרה לבדוק השפעה פיזיולוגית סביבתית הנוגעת למחלה הנבחנת, תוך בקשה להגיע לאופטימיזציה תרופתית בייצור תרופה. זאת תוך חקר תופעות פיזיקליות ופיזיולוגיות ביצורים חיים וצמחים (אתנוביולוגיה) לצורך בדיקת השפעת הסביבה, ובעיקר אקלים, רמת קרינת שמש, כח הכבידה ומערכת השמש, פוריות הקרקע בהתפתחותם ומבנם, כגורם למחלות או שימור רמה בריאותית. ואפשרות קיומם, נביטתם ונדידתם של אורגניזמים שונים, באזורים שונים בעולם תוך שימוש בכלים שונים מתחום הביומטריה. תוך הסתייעות במחקר מתחומים שונים ובהם: מטאורולוגיה, ביולוגיה קוונטית, גאופיזיקה, אוקיינוגרפיה, ביואינפורמטיקה, ביופיזיקה, מדעי הרפואה, ביולוגיה מערכתית, פיטוגאוגרפיה, ביוגאוגרפיה, גאולוגיה, אבולוציה, אקולוגיה, קוסמולוגיה.
תעשיית התרופות עוסקת במבנה ובתפקוד של מיקרואורגניזמים ונגיפים מחוללי מחלות זיהומיות העלולים לגרום לזיהום (אפידמיולוגיה), ומכאן מבקשות למצוא לתופעה תרופה אפקטיבית, בין אם כימית או ביולוגית. בין אם מדובר במחלות ממאירות הנוצרות בתהליך השכפול העצמי וההתמרה הקיים בתהליך הרבייה התאית (תוך שימוש בכלים מתחום הגנומיקה) ולגרום לגורם מסוים להפוך לנשא מחלה מסוימת, כמו איידס. או מחלות הנוצרות על ידי פלישת חיידק זר, במקרה זה התרופה תהיה לרוב חיסון. קיימים סוגים שונים של תרופות כמו קדם-תרופה.
בנוסף להפקת תרופות חברות התרופות לרוב פונות גם לייצור חומרי הדברת מזיקים והתפלת מים, בין עם תוך שימוש בכימיקלים או אורגניזמים מהונדסים גנטית למטרה זו.
מדעים הקשורים לרפואה
אנטומיה – חקר המבנה הפיסי של אורגניזמים
פרמקולוגיה (רוקחות) – חקר התרופות והשפעתן
פתולוגיה – תורת המחלות והשינויים הגופניים מסיבות שונות
היסטולוגיה – חקר הרקמות
פיזיולוגיה – חקר תהליכים בגוף
אימונולוגיה – חקר תורת החיסון
ביולוגיה – חקר הרכבו של עולם החי והצומח
פסיכולוגיה – חקר תורת המחשבה
סוציולוגיה – חקר מכלול היחסים האנושיים והסביבה האנושית
ביופיזיקה – חקר תופעות פיזיקליות ביצורים חיים
כימיה – חקר הרכב החומר, מבנהו, תכונותיו והשינויים החלים בו במהלך אינטראקציה עם חומר אחר.
פסיכיאטריה – חקר תורת הנפש
ביוכימיה – מדע החוקר את התכונות הכימיות המאפיינות מולקולות המיוצרות בתאים חיים וייחודיות להם
אלקטרוניקה רפואית – כוללת את שלל האבזרים והכלים האלקטרוניים המשמשים את הרפואה.
תחומי רפואה קלינית
אנדוקרינולוגיה – עוסקת במערכות ההורמנליות של הגוף.
רפואה פנימית – עוסקת באבחנה וטיפול במחלות במבוגרים. לדוגמה: מחלות לב, ריאות ומערכת העיכול.
אורולוגיה – ענף רפואי כירורגי העוסק במערכת השתן ואברי הרבייה הגבריים.
רפואת משפחה – רופאים המתמחים בטיפול בבעיות ראשוניות בקהילה, ברפואה מונעת ובהתייחסות כוללנית לאדם בסביבתו.
רפואת ילדים – ענף רפואי המתמחה במחלות אצל ילדים.
כירורגיה – ענף ברפואה המתמקד בטיפול על ידי ניתוחים.
רפואת שיניים – ענף כירורגי המתמקד בשיניים ובחניכיים, בחלל הפה, בלסתות ובפנים. לרפואת השיניים עצמה מספר התמחויות: רפואת הפה, אנדודונטיה, אורתודונטיה, פריודונטיה ועוד.
דרמטולוגיה – רפואת עור.
רפואה דחופה – רפואת התערבות מיידית – חדר מיון.
אונקולוגיה – ענף העוסק בחקר מחלת הסרטן.
פסיכיאטריה – רפואת הנפש.
רפואת עיניים – נקראת גם אופתלמולוגיה.
גסטרואנטרולוגיה ענף ברפואה המתמקד במערכת העיכול.
פרוקטולוגיה ענף ברפואה המתמקד בפי הטבעת ובמעי הגס.
גינקולוגיה – ענף ברפואה המתמקד במחלות ובעיות בריאותיות הקשורות לנשים.
רפואה גרעינית – ענף ברפואה שעושה שימוש באיזוטופים רדיואקטיביים לשם מחקר ואבחון מחלות.
רדיולוגיה – ענף העוסק במכשירי דימות, קרינה וכדומה.
רפואה טרופית – ענף ברפואה שעוסק בחקר מחלות השכיחות בעיקר באזורים טרופיים.
רפואה מונעת – ענף ברפואה שעוסק בעיקר במניעת מחלות.
רפואת כאב – ענף ברפואה שעוסק בשיכוך כאבים, ריפוי דלקות הגורמות לכאב, ומניעת כאב בעת ניתוח (רפואת הרדמה).
אורתופדיה – ענף ברפואה שעוסק במחלות מערכת התנועה שלד ושרירים.
רפואה תעסוקתית וסביבתית.
רפואה משפטית – התמחות ברפואה שמטרתה ליישם את העקרונות והידע של מדעי הרפואה על מנת לעזור בפתרון בעיות משפטיות. ראה – המכון לרפואה משפטית.
רפואת ספורט – ענף ברפואה העוסק במחלות הקשורות לספורט.
רפואת שינה – ענף ברפואה העוסק בהפרעות שינה.
ראומטולוגיה – ענף ברפואה-פנימית העוסק באבחון וטיפול מחלות מפרקים ומחלות אוטואימוניות רב-מערכתיות.
נפרולוגיה – רפואת הכליות.
נוירולוגיה – רפואת מערכת העצבים המרכזית.
המטולוגיה – ענף ברפואה העוסק בדם, רקמות יוצרות דם והמחלות וההפרעות הקשורות להם.
קרדיולוגיה – ענף ברפואה העוסק במחלות לב וכלי דם.
תחומים המסייעים לרפואה הקלינית
סיעוד – ענף פרה-רפואי התומך ומסייע לרופאים בכל הקשור לטיפול בחולה
פיזיותרפיה – ענף פארא-רפואי המתמקד בריפוי מחלות, בעיקר באמצעות עיסויים ותרגילים גופניים.
ריפוי בעיסוק – טיפול המבוסס על עיסוק פיזי/יצירתי במטרה לשקם אנשים הסובלים ממחלה כלשהי.
קלינאות תקשורת – טיפול בלקויות תקשורת, ובכללן שפה, דיבור ושמיעה.
בדיקות מעבדה רפואית – מאפשר אבחון על סמך בדיקות שנעשות במעבדה רפואית.
בדיקות רפואיות – מאפשר אבחון על סמך בדיקות שמבוצעות בטכנולוגיה רפואית.
פסיכותרפיה – טיפול בהפרעות נפשיות.
פסיכונוירואימונולוגיה (PNI) – ענף במצבי דחק המשפיעים על מערכת החיסון.
סוגיות ברפואה
אתיקה רפואית
מחלות
התמכרות
כאב
השתלת איברים
קסנוטרנספלנטציה
ראו גם
ביטוח בריאות
רשלנות רפואית
לקריאה נוספת
יצחק (יוליוס) פרויס, הרפואה במקרא ובתלמוד, הוצאת מאגנס, 2012.
רוי פורטר (עורך), תולדות הרפואה, מהיפוקרטס עד ימינו, הוצאת רסלינג, 2006
קישורים חיצוניים
Ben Goldacre: What doctors don't know about the drugs they prescribe – הרצאה מאתר TED על הסכנה בהימנעות מפרסום תוצאות שליליות של מחקרים ברפואה.
מילונים למונחי רפואה | רפואה 1939–1949 | מונחים שונים ברפואה א 2010 | מונחים שונים ברפואה ב-2014 | רפואה 1999 | רפואת שיניים 1938 | רפואת השיניים 1991 | אורולוגיה ועוד 2006 | רפואת הלב 2013 | רפואת עור 2010 | אנטומיה (רפואה) 1957 | באתר האקדמיה ללשון העברית
כתבי עת רפואיים באנגלית:
The Lancet
New England Journal of Medicine
JAMA) Journal of the American Medical Association)
Nature Medicine, מבית Nature
BMJ) British Journal of Medicine)
הערות שוליים
*
קטגוריה:תשתיות בריאות
| 2024-10-01T10:35:59
|
התמכרות לסמים
|
התמכרות לסמים היא התמכרות שמוכוונת לצריכה של סמים פסיכואקטיביים, סוג זה של התמכרות כולל במרבית המקרים גם תלות פסיכולוגית וגם תלות גופנית, וקשור להשפעתם הישירה של אותם חומרים פסיכואקטיביים על המעגלים העצביים במוח.
דוגמאות נפוצות להתמכרות הם סמים ובהם אמפטמינים כמו אמפטמין וקריסטל שהם סמים ממריצים, אלכוהול או תרופות, בעיקר תרופות להרגעה ולשינה (בנזודיאזפינים), ותרופות מאלחשות אופייטיות (נגד כאבים), וכן הניקוטין שבסיגריות.
על פי רוב מתפתחת סבילות לחומר הממכר ונוצר צורך להגביר את הכמות או המינון בהם נעשה שימוש כדי להמשיך ו"ליהנות" מהשפעתו. המכור הופך להיות "שבוי" ואיננו יכול לחדול מלצרוך את החומר שאליו התמכר, בלי שיסבול מ"תסמונת נסיגה" ומצב של קריז (משבר), הנלווה לבעיות או הפרעות גופניות ונפשיות קשות.
התמכרות כתופעה סביבתית
מחקרים שבוצעו בקרב חיילים אמריקאים בווייטנאם העלו שיעורים גבוהים מאוד של שימוש בהרואין: 40% מהחיילים התנסו בהרואין, ו-20% הוגדרו כמכורים.
הרואין נחשב כסם מהממכרים ביותר, וההתמכרות מתחילה במקרים רבים אחר שימושים ספורים או אף שימוש יחיד. תופעת הנסיגה (קריז) חריפה מאוד, וגם היא מופיעה כבר מהשימוש הראשון. אין זה פלא שאחוזי הגמילה מהרואין נמוכים מאוד - למעלה מ-90% מתדרדרים חזרה לסם לאחר סדנאות גמילה.
אך בקרב החיילים האמריקאים הובחן דפוס שונה לגמרי - למעשה הפוך. שנה לאחר שחזרו לארצות הברית מווייטנאם, ירד שיעור המשתמשים לאחוז בודד מבין המכורים (היינו 0.2% מכלל החיילים).
ההסבר לתבנית כה שונה של התמכרות הוא ככל הנראה בעיקר סביבתי: בווייטנאם החיילים היו תחת לחץ ומועקה, כפופים למערכת היררכית קשוחה, וסביבם היו מכורים רבים - כאחד מכל חמישה חיילים. סביבה לא סלחנית זו האיצה ותדלקה את ההתנסות בסם והמשך השימוש בו עם חיילים אחרים. בניגוד לכך, בשובם הביתה התנתקו החיילים בבת אחת הן מהלחץ, הן מהמשמעת הקשוחה, והן מסביבה של משתמשים ומכורים. עם שינוי הסביבה באה הגמילה - גמילה אמיתית שאינה מסתיימת ב-relapse - כתוצאה טבעית.
בניגוד גמור לכך מכורים בחברה עצמה חוזרים מסדנאות הגמילה לאותה סביבה בה נוצרה ההתמכרות.
התמכרות כתופעה חברתית
נערים בגיל ההתבגרות אשר שותים, מעשנים ומשתמשים בסמים, מושפעים יותר מגורמים סביבתיים (משפחה וחברים), בעוד שאצל נערות בגילאים אלו הגורם הגנטי הוא הגורם העיקרי המעלה את הסיכון להתדרדרות והתמכרות לשתייה וסמים,
כך עולה ממחקר שנעשה באוניברסיטת וירג'יניה בתחום הגנטיקה ההומנית על ידי החוקרת Judy L. Silberg: "הממצאים שלנו מראים שגורמי הסיכון להתמכרות בגיל ההתבגרות משתנים בין נערים לנערות".
אצל נערות הייתה לגורם הגנטי השפעה מכרעת בכל סוגי ההתמכרות. אצל בנים ההשפעה המכרעת הייתה לגורמים סביבתיים כמו משפחה לא מתפקדת והשפעה של חברים המכורים בעצמם לסמים ולשתית אלכוהול.
סילברג ועמיתיה למחקר אספו את הנתונים במהלך שלוש שנות מחקר על 1,071 זוגות תאומים מתבגרים, בנות ובנים, בגילאי 10–17.
ניתוח סטטיסטי של הממצאים הראה שאין לתלות את האשמה בגורם סיכון מסוים הגורם להתמכרות במתבגרים. גורמים סביבתיים וגנטיים נמצאו משפיעים גם אצל הבנים וגם אצל הבנות, אך מידת השפעתם השתנתה בין הבנים והבנות.
תוצאות המחקר יכולות לעזור בדרך הטיפול בנערים ובנערות מכורים.
כיוון שההתמכרות אצל נערות נשלטת בעיקר על ידי גנים הקשורים להתנהגות חברתית, הטיפול היעיל יהיה התמקדות בבעיות התנהגות ובעיות חברתיות (ואנטי חברתיות). אצל נערים הטיפול היעיל יכול להיות דרך התמקדות בטיפול במשפחה הקרובה ובחברים המשפיעים.
גורמים נוספים
גורם ביולוגי - לחלק מההתמכרויות קיים בסיס גנטי מובהק. שיעור קולטני הניקוטין במוח, לדוגמה, מגלה שונות של סדר גודל שלם - וכמובן מאליו ככל שקיימים קולטני רבים יותר, כך התלות הפיזיולוגית חריפה יותר. דוגמה נוספת היא בעלי הפרעות קשב וריכוז, שלהם מחסור מולד בדופאמין וסרטונין. כדי לפצות על מחסור זה, הם משתמשים בסם שעוזר לטווח הקצר, אך מזיק מאוד לטווח הארוך. זאת ועוד, מציאות חייהם של בעלי הפרעות קשב וריכוז קשה ומסובכת יותר מאשר של אנשים נורמטיביים.
גיל - במחקר שפורסם ב-2005 נמצא כי לגיל השפעה מסוימת על התמכרות לסמים. בניסויי FMRI (דימות תהודה מגנטית) נמצא כי צעירים בתקופת ההתבגרות מתמכרים בקלות יחסית לניקוטין וסמים אחרים בהשוואה למבוגרים או לילדים קטנים, זאת מכיוון שבתקופה זו קליפת המוח הקדם-מצחית שמפעילה הורמונים הקשורים לתחושת עונג, משתנה ומתפתחת. בעקבות שינויים נוירולוגיים אלה, תגובות של בני נוער להתנסויות חדשות הרבה יותר עוצמתית.
צריכת סם ככלי להתגבר על טראומה מסוימת - נמצא כי אנשים שעברו טראומה מסוימת בעבר, מנסים בכל כוחם להתמודד עם הטראומה, מה שמביא לאיבוד שליטה מופנמות ומצוקה. כל אלו, מובילים לשימוש בסם כפתרון להתגבר על הטראומה.
גורם משפחתי - ההורים הם הדמות לחיקוי לילד. הילד מעריץ את הוריו ורוצה להיות כמותם. אם הורים צורכים בנוכחות ילדיהם סמים הילד מפנים שהשימוש בסמים חיובי ומחקה אותם, מה שעשוי להביא לצריכת סמים מגיל צעיר. בנוסף, במשפחות קשות יום, במשפחות שההורים מתעללים בילדים או שיש להורים בעיות נפשיות, המציאות הקשה עשויה להביא לכך שעל מנת לברוח מהחיים האכזריים שנפלו בחלקו הילד משתמש בסמים ומתמכר.
גורמים אישיותיים - אדם מגיע בחיים למצבים בהם הוא רואה בסם כפתרון.
כאשר הוא נכנס למצוקה נפשית ורואה בסם כמשענת מעודדת, כאשר הוא רוצה לשנות קצת את
השגרה, כאשר הוא מרגיש סגור בתוך העולם ורק הסם יכול להוציא אותו, כאשר הוא נכנס
למצב נפשי ירוד כמו דיכאון, או עצבנות. הוא אף ייקח סם על מנת להשתחרר במצבי
אינטימיות. הוא מבין שהסם יכול לפתור את בעיותיו ולוקח אותו, ולאחר שלוקח אותו הוא
לא יכול להפסיק.
סוגי הסמים העיקרים לפי השפעתם
סמים מדכאים הכוללים תרופות מרגיעות, תרופות שינה וכדומה. פעילותם של הסמים הללו היא לדכא את מערכת העצבים המרכזית. הסם הנפוץ ביותר מקבוצה זו הוא הקנביס.
סמי ההזיה הכוללים בתוכם את LSD, פטריות הזייה, דטורה וסמים דומים אחרים, סמים אלה גורמים להזיות, בלבול בתפיסת המציאות, התרחבות אישונים, לחץ דם גבוה, עליה בחום הגוף, יובש בפה, כיווץ שרירים, בחילות, הזעת יתר, חרדות, פחדים, קושי בתנועה (כהן, 2000).
סמים המעוררים וממריצים את מערכת העצבים בסוג סמים אלו נכללים אמפטאמינים (ספידים), פופרס (סוג של חומרים נדיפים), קוקאין והנגזרת שלו קראק, אקסטזי וכן קפאין וניקוטין.
אופיאטים - נגזרות של אופיום המשככים כאב הכוללים בתוכם, אופיום, הרואין, פנטניל, מתדון ועוד חומרים סינתטיים אחרים שחלקם נמצאים גם בשימוש רפואי (national institute on drug abuse).
קריטריונים לקביעת התמכרות
על פי ארגון הבריאות העולמי, תופעה של התמכרות קיימת כאשר מתמלאים שלושה מתוך ששת הקריטריונים הבאים:
תשוקה עזה או דחף כפייתי ליטול את החומר או לבצע את הפעילות שאליה האדם המכור (למשל יחסי מין או הימורים).
קושי בשליטה על כמות וזמן צריכת החומר או קושי בהגבלת זמן הפעילות הממכרת.
הופעת תופעות גופניות כאשר לא משתמשים בחומר או כאשר לא מבצעים את אותה פעילות (תופעות גמילה).
התפתחות סבילות לחומר, במובן זה שדרושה כמות הולכת וגדלה של החומר כדי להשיג את אותו האפקט או לחלופין צורך בפעילות ממכרת מוגברת.
הזנחה של הנאות ושל תחומי עניין אחרים בשל השימוש בחומר או הפעילות הממכרת.
התמדה בשימוש או בפעילות למרות מודעות המשתמש שהדבר גורם לנזק.
שלבי ההתמכרות הפיזיולוגית לסמים
ספיגה
השיעור בו סם עוזב את מקום כניסתו לגוף ומידת התפשטותו ממקום זה. הסמים נספגים היטב בחלקים שונים של הגוף כגון אזורים המצופים אפיתל רירי כמו האף ומערכת העיכול, אולם ההשפעה הגדולה והמהירה שלהם מושגת בדרך של החדרה לכלי הדם (הזרקה לווריד או לשריר).
פקטורים המשפיעים על מהירות הספיגה
מסיסות - סם הניתן בתמיסה מימית נספג מהר יותר מזה הניתן בתמיסה שומנית או במצב מוצק.
תנאים מקומיים (כגון חומציות הקיבה) באתר הספיג מסייעים או מפריעים לעיתים לספיגה (אספירין לדוגמה כמעט ואינו מסיס בסביבה החומצית של הקיבה ולכן לא נספג שם).
ריכוז - סם בריכוז גבוה נספג מהר יותר.
מידת ריכוז כלי הדם באתר הספיגה.
משטח ספיגה - סמים נספגים מהר יותר מאיברים בעלי שטח פנים גדול יותר כגון הריאות או מוקוזת המעי.
פיזור
קליטת החומר הממכר באיברים שונים תלויה בגורמים פיזיולוגיים וכימיים. לאחר שסם נספג הוא יכול להתפזר לנוזל התאי או הבין-תאי. במשך הדקות הראשונות מקבלים הלב, הכבד, הכליות והמוח את רוב הסם. לעומת זאת העור, השרירים, חלל הבטן והשומן - הובלת הסם אליהם איטית, ודרושות מספר דקות עד מספר שעות לקליטתם. החומר המועבר מתקשר בדרך כלל לחלבון בדם ואחר כך מתרכז בכבד, כליות, ריאות וטחול. לעיתים, אם השימוש ממושך ובכמויות גדולות, יתרכז חומר גם בתאי שומן ויצטבר בו. יחידות הגוף בהן מצטבר הסם משמשות כמאגרים פוטנציאליים עבורו. כאשר ריכוז הסם בפלזמה יורד, ישתחרר חלק מהחומר המצוי במאגרים לתוך הדם, וכך תמשיך השפעתו לאורך זמן. סמים עוברים דרך השליה ולכן יכולה להיווצר התמכרות גם אצל עוברים.
סבילות
בשימוש חוזר בסמים ובתרופות מתפתחת תופעה של סבילות לתרופה. הסבילות מתבטאת בהסתגלות הגוף לסם. כדי שהאדם ישיג את החוויה לה הוא מצפה תדרשנה לו כמויות הולכות וגדלות של סם. הפעם לא מדובר על השפעת הסם הנובעת מעוצמתו ומכמותו, אלא מהרגישות של תאי הגוף לאותו סם, הנובעת כנראה ממקור גנטי.
מדברים על סבילות תפקודית - TOLERANCE FUNCTIONAL - סבילות הקשורה במערכת.
העצבים המרכזית, וסבילות מבנית - TOLERANCE DISPOSITIONAL - סבילות המושפעת מפעילות המערכת המטבולית בגוף.
הסבילות התפקודית - כאשר המוח מתרגל ומסתגל להשפעת הסם הספציפי הניתן לו, ולכן דרושות לו כמויות גדולות יותר של סם כדי לגרום להשפעה. ישנם סמים להם מתרגלת המ.ע.מ (מערכת עצבים מרכזית) במהירות, וישנם אחרים שההסתגלות להם היא איטית. הסתגלות זו מועברת לעיתים גם לסמים אחרים שהשפעתם על המ.ע.מ דומה. לדוגמה - אדם הנוטל סמי שינה מפתח סבילות גם לאלכוהול. הסבילות המטבולית, מבנית - נובעת משימוש חוזר בסם, שבו מגבירה המערכת המטבולית את פעילותה, ואז הסם מתפרק מהר יותר והשפעתו מתקצרת. אי לכך, דורש האדם כמויות רבות יותר של סם. גם כאן נמצא את הסבילות הצולבת בסמים בעלי מנגנונים דומים של פעילות.
מינון יעיל – EFFECTIVE DOSE כמות הסם היכולה לגרום לחוויה לה מצפים. ED-50 משמעו ש50% מהנבדקים הראו את התגובה המצופה.
מינון קטלני – LETHAL DOSE אותו מינון שגורם לאחוז מסוים של חיות מעבדה למות כתוצאה מקבלת מנת סם מסוימת. LD-50 משמעו ש50% מהנבדקים שקבלו מינון זה מתו.
תלות והתמכרות
מצב בו הסם הנלקח על ידי אדם כלשהו מרצונו גורם לנזק לאדם עצמו ולחברה. קיימת תלות פיזיולוגית ותלות נפשית. תלות פיזיולוגית מתבטאת למעשה בצורך התמידי לסם, בהסתגלות של הגוף לסם, ובחוסר יכולת של הגוף לתפקד ללא נוכחות הסם. התלות הפיזיולוגית באה לידי ביטוי בעת הפסקה פתאומית של השימוש בסם. אזי מופיעות תופעות לוואי פיזיות הקרויות "תסמונת גמילה" ומתבטאות בכאבים, התכווצויות, דיכאון, אובדן הכרה ולעיתים אף מוות - תלוי בסם ובמידת התלות בו. התלות הפסיכולוגית, נפשית באה לידי ביטוי במישור התלותי-רגשי, כאשר האדם מרגיש צורך לחוות שנית את חוויית השימוש בסם. בעקבות כך חש האדם חרדה עקב החשש ממצב של אי-נוחות שיגרם מאי נטילת מנת סם נוספת. האדם ייטול שוב את הסם על מנת להבטיח שחוויות אי-הנוחות לא תקרה. בעקבות כך תיווצר התנהגות כפייתית - הרגלית שתיגרם מן השימוש החוזר בסם, ותנבע מהרצון הכפייתי להשתמש בסם גם אם לא התפתחה תלות גופנית.
התמכרות לסם
לכאורה, התמכרות היא "הרעלה" כרונית של האדם כתוצאה משימוש חוזר ונשנה בסם. במצב זה יצרוך האדם כמויות גדולות יותר של החומר (תופעת סבילות) ויפתח תלות גופנית בחומר.
כבר בשנת 1957 הכיר ארגון הבריאות העולמי בכך שתפיסה, או הגדרה זאת בעייתית ובלתי מספקת. וועדת מומחים של הארגון קבעה אז:
התמכרות לסמים היא מצב של שכרון/תרעלה חוזרת או כרונית הנובעת מצריכה חוזרת ונשנית של סם (טבעי או סינתטי). מאפייניה כוללים:
תשוקה או צורך חזק ומשתלט לחזור ולהשיג את הסם ולצרוך אותו
נטייה להגדיל את המנה
היזקקות נפשית וגופנית לאפקט של הסם
נזקים חמורים לפרט ולחברה.
התרגלות (הרגל) נובעת משימוש חוזר ונשנה בסם. מאפייניה כוללים:
תשוקה (אך לא צורך כפייתי) להמשיך ולצרוך את הסם על מנת לשפר את ההרגשה [well being]
נטייה להגדיל את המנה
מידה מסוימת של תלות נפשית בהשפעות, אך ללא תלות גופנית בהשפעתו
אם נגרמים נזקים הם פוגעים בפרט
ב-1964 שונתה ההגדרה למושג הכוללני "תלות בסמים". זו כוללת תלות נפשית או גופנית. תלות נפשית הוגדרה כתחושת סיפוק מ-, ודחף לשימוש חוזר או מתמיד בסם על מנת להשיג הנאה או להימנע מאי-נוחות (Discomfort), כשכמעט כל סם עשוי לגרום לכך.
ב-2001 האקדמיה קבעו מספר גופים הגדרה משותפת לצורכי שימוש באופיואידים ולפיה:
התמכרות היא בראש וראשונה מחלה כרונית, נוירוביולוגית, שגורמים גנטיים, פסיכוסוציאליים, וסביבתיים משפיעים על התפתחותה והיבטיה. היא מאופיינת על ידי התנהגויות שכוללות אחד או יותר מהדברים הבאים:
פגיעה בשליטה על צריכת החומר
שימוש כפייתי הנמשך למרות נזקים שהוא גורם
תשוקה
סבילות היא הסתגלות הגוף לסם: מנות גדולות יותר נדרשות על מנת להשיג את האפקט שהושג קודם משום שהגוף "מתרגל" ומסתגל לסם.
תלות גופנית היא מצב מסתגל המתבטא בסינדרום גמילה לסם מסוג מסוים ועשויה להופיע כתוצאה של הפסקה או הפחתה פתאומית של רמת הסם בדם.
התמכרות מדומה (Pseudoaddiction) היא מושג המתאר התנהגויות של המטופל שעשויות להופיע בהיעדר טיפול בכאב. פציינט עם כאב בלתי מטופל עשוי להתמקד בהשגת תרופות, עשויים "להסתכל בשעון", ועשויים להפגין צורות אחרות של "חיפוש תרופה". גם התנהגויות כגון שימוש בסמים אסורים עשויות להיות תוצאה של הניסיון להשיג הקלה בכאב. התמכרות מדומה נבדלת מהתמכרות בכך שההתנהגויות נעלמות כשמושגת הקלה בכאב.
תרעלה
תרעלה אקוטית היא מצב שנמשך זמן קצר יחסית והוא מוכר בציבור בעיקר כקשור בשימוש באלכוהול, אז הוא נקרא "שיכרון". כשמדובר באלכוהול, מתבטא השיכרון בפגיעה בשליטה העצמית של האדם ובתיאום תנועות, ליקויי דיבור, ופגיעה בשיווי המשקל, ועשוי להגיע עד לאיבוד ההכרה. כשמדובר בחומרים אחרים יהיו הסימפטומים שונים, בהתאם לחומר שמדובר בו. כלומר, זוהי הרעלה שפוגעת במשתמש ובהתנהגותו, אך היא נמשכת זמן קצר, ואפשר לחזור אחר כך להתנהגות ולאורח חיים נורמליים.
שימוש לא נורמטיבי
שימוש לא נורמטיבי הוא מצב המתאפיין בצריכת חומרים או עיסוק בהתנהגויות שאינם מקובלים בחברה, כמו שימוש בסמים לא חוקיים, הימורים מופרזים או התנהגויות מיניות כפייתיות. מה שנחשב כשימוש לא נורמטיבי יכול להשתנות בהתאם לנורמות תרבותיות וחברתיות. הבדלים אלה משפיעים על האופן שבו חברות ותרבויות שונות מתמודדות עם מקרים של שימוש לא נורמטיבי. התמודדויות אלו כוללות פעולות לא פורמליות אשר עלולות להביא לתגובות כמו לעג וביקורת מהחברה. נוסף על כך, התמודדויות אלו כוללות פעולות פורמליות מצג החברה הכוללות חקיקת חוקים, כליאה והתאמת טיפולים פסיכולוגים ורפואיים בהתאם לנורמות החברתיות של אותה תרבות.
שימוש לרעה
שימוש לרעה הוא מצב שונה מזה בתכלית. הוא מאפיין לא מצב רגעי, הנמשך פרק זמן קצר בלבד, אלא אורח חיים. במילים אחרות, מדובר כאן בדפוס התנהגות, ולא, או לא רק, במצב פיזיולוגי. "שימוש לרעה" (Abuse) הוא מצב המוגדר לפחות בשתי צורות שונות. ראשית, ארגונים רבים (כגון: בתי-ספר, מקומות עבודה, או אף מדינות) רואים כל שימוש שהוא, בכל אחד מתוך רשימה של חמרים אסורים, שימוש לרעה. זוהי הגדרה אדמיניסטרטיבית. אין היא אומרת שבהכרח נגרם ל"משתמש" נזק חמור, או נזק כלשהו, אלא שיהיה זה נכון מבחינת הארגון והמערכת החברתית שהוא שולט בה להתייחס אל המשתמש כאילו נפגע, או כאילו הוא חשוף לסכנת פגיעה משמעותית.
ההגדרה הנפשית, או הרפואית, שמוצגת על ידי המדריך האמריקאי (DSM-IV) מתבססת במידה רבה על התנהגות האדם ועל היחסים בינו לבין סביבתו. לפי הגדרה זאת, אדם ייחשב משתמש לרעה בחמר אם בשנה מסוימת (12 חודשים רצופים כלשהם) ניכרת בו אחת, או יותר מהתופעות הבאות:
שימוש חוזר ונשנה בחומר, שכתוצאה ממנו נפגעת יכולתו של האדם למלא חלק מתפקידיו המשמעותיים (בבית, במקום העבודה, או בבית הספר).
שימוש חוזר ונשנה בחומר בנסיבות בהן הדבר מסוכן (למשל: נהיגה תחת השפעת חומר משכר).
חיכוכים חוזר ונשנים עם מערכת אכיפת החוק כתוצאה מהשימוש בחומר.
שימוש מתמשך בחומר למרות בעיות חברתיות ובין - אישיות חוזרות ונשנות הנובעות מכך.
התמכרות
תלות, או התמכרות לחומר, היא מצב מורכב בעל מאפיינים פיזיולוגיים, נפשיים והתנהגותיים כאחד. הקריטריונים לקיומה של תלות כזאת הם (שוב - לפי הDSM) : להבדיל משימוש ברעה המוקד כאן הוא על מצבו של האדם יותר מאשר על דפוס התנהגות. הבדל נוסף הוא שמדובר בפגיעה במצבו של האדם עצמו (ולא ביחסים בינו לבין אחרים). נזק זה יכול להיות תוצאה של שימוש לרעה, אך אינו קשור לכך בהכרח. התלות נובעת בעיקר מתכונותיו הפרמקולוגיות של הסם, בעוד ששימוש לרעה עשוי להיות תוצאה של ההיבטים החברתיים של השימוש בו בלבד.
שימוש שגורם למצוקה, או שפוגע בהסתגלות האדם, במשך שנה רצופה, או יותר. פגיעה זאת אמורה להתבטא בשלשה מהמאפיינים הבאים:
פיתוח סבילות לחומר, דבר שעשוי להתבטא בצורך במנות גדלות והולכות.
סימפטומים של גמילה בהיעדר החומר.
צריכת כמויות גדולות יותר, או לפרק זמן ממושך יותר משהתכוון האדם.
תשוקה מתמשכת, או ניסיונות כושלים להשתלט על צריכת החומר.
הקדשת הרבה זמן ומרץ לצריכת החומר, או להשגתו.
וויתור או צמצום של פעילויות חברתיות חשובות בגלל השימוש בחומר.
השימוש נמשך למרות הכרת הפגיעות הגופניות או הנפשיות שעלולות להיגרם.
כפי שאפשר לראות בבירור, רשימת הסימפטומים נרחבת ועמומה דיה כדי לאפשר הכללת מספר רב של התנהגויות הכרוכות בצריכת חמרים שונים במסגרת זאת. לכן ראוי להבחין בקשר לכך בשתי נקודות חשובות: ראשית, המושג "התמכרות" או תלות (ובעקבותיו - ההגדרה שלעיל) עוצב במידה רבה תוך התייחסות לתופעות שנצפו בזמנו בחמרים בודדים, כגון אופיום, או הרואין. שנית, הרשימה של חמרים והתנהגויות שעשויים להיות מושא לשימוש לרעה, או להתמכרות, הורחבה מאוד בעשורים האחרונים.
איברים המושפעים מהתמכרות לסמים
כפי שצוין, מערכת העצבים המרכזית היא המושפעת העקרית משימוש בסם. דרך ההשפעה ניכרת במספר צורות:
השקטת כאב (אנלגזיה) - שינוי בקולטני הכאב, העלאת סף הכאב
אופוריה - תחושת ריחוף, שחרור מחרדה
סדציה - נמנום, נטייה להרדם, טשטוש
נטייה להקאה
נוקשות (ריג'ידיות) של הרגליים והידיים - העלאת טונוס שרירי
דיכוי נשימה - השפעה מדכאת על מרכז הנשימה במוח
דיכוי מנגנון השיעול - גורם להצטברות כיח והפרשות מוקוזיות
מערכת הדם - לא בצורה בולטת, אך ייתכן דיכוי של שריר הלב וירידה בלחץ הדם
מערכת העכול - עצירות, הפחתה בהפרשת מיצי קיבה-מרה: התכווצויות בדרכי מרה - כאבים בבטן ימנית עליונה.
מערכת ההפרשה - דיכוי פעילות הכליה. עצירות במתן שתן עקב עליה בטונוס שרירי שלפוחית השתן והשופכה
מערכת המין - הארכת זמן לידה כתוצאה מדיכוי שרירים חלקים ברחם, ירידה בתפקוד המיני
מערכת ההפרשה הפנימית (הורמונלית) - עכוב בשחרור הורמון מחלמן (LH), הגורם להבשלת הביצית
באופן כללי ירגיש המשתמש צמרור בעור, הזעת יתר ולעיתים גירוד.
הבדלים מגדריים בהתמכרות לסמים
הבדלים מגדריים בהתמכרות לסמים ואלכוהול נצפו בצורה עקבית במיוחד במערב, בקרב האוכלוסייה הכללית כמו גם בקרב מדגמי הטיפול, כאשר שכיחות השימוש וההתמכרות גבוהים באופן משמעותי אצל גברים. מדגם שנערך בקרב יותר מ-40,000 משתתפים בארצות הברית דיווח כי גברים היו פי 2.2 יותר מנשים בשיעורי ההתמכרות לסמים. עם זאת, נראה כי הפער בהתמכרות לסמים הולכים ומצטמצם, היות שבשנות ה-80, הפער עמד 1:5 (על כל אישה מכורת לסמים היו 5 גברים מכורים), בשנת 2007, היחס ירד ל-1:3, ובמחקר משנת 2012 בקרב יותר מ-40 מיליון משתמשים בסמים לא חוקיים בארצות הברית, נמצא כי יותר מ-42% הן נשים, דבר המצביע על יחס של 1:1.4 בזמן הנוכחי. שיעור הצריכה של תרופות או סמים במרשם גבוה יותר אצל נשים מאשר מזה של גברים, במיוחד כאשר מדובר במשככי כאבים נרקוטיים ותרופות הרגעה.
מכיוון שהשימוש בסמים ובאלכוהול נפוץ יותר בקרב גברים, עד שנות ה-90 התמקד המחקר בתחום בעיקר בהם, והייתה מודעות נמוכה להבדלים הביולוגיים והנפשיים בין גברים ונשים שמשפיעים על השכיחות, ההצגה, התחלואה הנלווית, והטיפול בהתמכרות לסמים. נשים עשויות להתמודד עם בעיות ייחודיות בכל הנוגע לשימוש בחומרים פסיכואקטיביים, חלקן מושפעות מהבדלים ביולוגיים, ואילו חלקן מהבדלים מגדריים שמבוססים על הגדרה תרבותית. מדענים שחקרו את השימוש בחומרים פסיכואקטיביים גילו נושאים מיוחדים הקשורים להורמונים, פוריות, היריון, הנקה וגיל המעבר שיכולים להשפיע על השימוש וההתמכרות לסמים אצל נשים. בנוסף, נשים עצמן מתארות סיבות ייחודיות לשימוש בסמים, כולל שליטה במשקל, התמודדות עם כאבים וטיפול בבעיות בריאות הנפש.
נשים בדרך כלל מתחילות להשתמש בסמים לאחר מאורע טראומטי קשה בחייהן כמו גילוי עריות או אונס, במיוחד בקרב נערות. אירועים טראומטיים נוספים שיכולים להוות גורם לשימוש בסמים הם מחלה פיזית פתאומית שמגבילה את האישה ומביאה אותה למצב של דיכאון, תאונות ובעיות בחיי המשפחה, כמו מקרה של גירושין או מות אחד מההורים או מבני המשפחה. גברים נוטים לבטא את כעסם ותחושות התסכול שלהם אשר נגרמים כתוצאה מהתעללות על ידי פיתוח דפוסי התנהגות אנטי-סוציאליים הכרוכה באלימות. לעומת זאת, נשים נוטות להפנים את תחושות הכעס והדיכאון שלהן ומבטאות אותם פעמים רבות באמצעות פיתוח תחושות של דיכאון וחרדה שלעיתים מתלווים אליהן שימוש בסמים ושתיית אלכוהול מופרזת. על פי מחקרים שנעשו אודות הנושא התמכרויות לסמים בקרב שני המינים עולה כי גברים משתמשים בסמים לצורך ריגושים והנאה ולפעמים סוג של תגובה ללחץ חברתי מסוים ואילו נשים נוטות להשתמש בחומרים פסיכואקטיביים בכלל ובסמים בפרט כנגד הכאב הבלתי נסבל שנגרם כתוצאה מטראומות מיניות שהן עברו.
השפעות ונזקים הנגרמים מהתמכרות לסמים
השפעות הסמים מבחינה נפשית מאופיינות בעיוותים בתחושות, סילופים בתפיסה והיווצרות הזיות, בעיקר בתחום הראייה והמישוש. חפצים נראים נעים בחדר ומשנים צורה וצבע, הצבעים נראים עזים יותר. המכור רואה חלקים מגופו וגופות אחרים מעוותים, ואובדן תחושת הזמן.
אדם המכור לסמים מתנתק מאורח החיים המוכר שלו ומשאר הפעילויות השגרתיות שלו. מחשבותיו ופעילויותיו מתמקדות בהשגה או בשימוש בחומר הממכר, באופן אובססיבי. החברים הוותיקים מתחלפים בחברים חדשים השותפים גם הם להתמכרות וכך גם הבילויים מצטמצמים לשימוש משותף בחומר הממכר. אוכלוסיית המתמכרים לסמים הם עבריינים מכוח היותם צרכני חומר אשר קנייתו וצריכתו בלבד היא עבירה על החוק. העלות הגבוהה של החומר וההשקעה הכספית היומית הכרוכה לשם השימוש בו, עלולה להביא את המכור הפעיל מהר מאוד במסלול של גנבות ואלימות כדי לממן את כמות הסם שהוא צורך. זאת ועוד מביאה ההתמכרות גם לנזק כלכלי, רבים מהמכורים אינם יכולים לעבוד ולפרנס את עצמם ואת התלויים בהם. המדינה מסבסדת שירותי רווחה עבורם. נזק אחר נובע מעבירות רכוש לשם מימון הסם. ונוסף על כך קיים נזק הנובע מהקצאת משאבי אנוש וכסף לגופי האכיפה, הענישה, הטיפול והשיקום. חלים שינויים ברמת הרגישות ומצבי הרוח, חייו של האדם המכור, ללא הסמים, הם מבחינתו חסרי עניין, משעממים, עצובים ונעדרי מוטיבציה, ורבים מהמכורים שוקעים בדיכאון.
הסמים משפיעים על האדם גם מבחינה מנטלית, ההתמכרות מסכנת את כושר התפקוד השכלי של האדם ומשפיעה על היכולת הקוגניטיבית שלו בכך שהיא פוגעת ביכולת חשיבתו של האדם, ביכולת החישה - ראייה ושמיעה, ותפיסה את יחסיו עם סביבתו. ההתמכרות גורמת לפגיעה בזיכרון וליקויים בדפוסי התקשורת הבינאישית, לפגיעה בשיפוט, ביכולת לקבל החלטות, לפגיעה בדיבור ולחוסר שליטה עצמית של האדם. בנוסף חלה ירידה במוטיבציה וקושי להתמודד עם מכשולים, אף כי נדרש תחכום ויוזמה מצד המכור להשגת הסמים. השפעה נוספת היא העדר מודעות עצמית וההתנהגות פחות מבוקרת, נמצא כי ילדים בגילאי 8–17 הנולדים להורים מכורים סבלו מיותר בעיות התנהגות בבית הספר ובעיקר מהיעדרויות רבות.
השפעות הסמים מבחינה פיזית מביאות לפגיעה בריאותית במערכות הגוף ולפגיעה בתפקוד האדם המכור. סמים רבים משפיעים על קצב הנשימה של המשתמש בכך שהנשימה מאיטה את הקצב לאיטית יותר ובלתי סדירה, רוב מקרי המוות משימוש יתר נובעים מכשל נשימתי. ההתמכרות מביאה לעליה בחום הגוף, קצב הלב ולחץ הדם, הזעה, תחושת אופוריה. תחושות הפחד העייפות והדאגה נעלמות, ונוצרות תחושת כוח ורעננות. המשתמש הקבוע סובל מחוסר שינה וחוסר תיאבון, פגיעה במערכת החיסונית וחשיפה למחלות וזיהומים. בנוסף, הסמים משפיעים על כיווץ באישון העין אשר מהווה ביטוי נוסף לפגיעה במערכת העצבים. בשימוש בסמים נפגעת גם מערכת העיכול, הקיבה והמעי על ידי עצירויות ובעיות בחילוף החומרים בגוף הגורמות לנוזלים להיספג. בשימוש לסמים גורם לרפיון שרירים, נזלת קשה, הקאות, כאבי בטן, רעד, חוסר קואורדינציה, שיתוק, התמוטטות ואף אובדן הכרה עד מוות. בנוסף, נפגעים מרכזים נוספים במוח, בעיקר אלו המפקחים על התנועה. בעת השימוש בסמים מתפתחות בעיות בשיווי המשקל, תיאום בין תחושה לתפיסה, ובין תפיסה לפעילות של תנועה ומרחב.
טיפול
היחידה לטיפול בנפגעי סמים מפעילה רשת מענים למתמכרים באמצעות רשויות מקומיות ועמותות ציבוריות, שם מסופקים שירותים אמבולטוריים ופנימייתיים, המותאמים לצורכי המטופלים. השירותים ניתנים על ידי עובדים סוציאליים ואנשי מקצוע בעלי הכשרה ייחודית.
מסגרות טיפול לנפגעי סמים:
יחידות לטיפול בנפגעי סמים מבוגרים ברשויות מקומיות המספקות שירותי טיפול ושיקום.
יחידות נוער נפגעי סמים ברשויות המקומיות, מוקדי הטיפול מותאמים לגיל ולמאפייני השימוש בקרב בני נוער.
מרכזי יום לנוער משמשים מסגרת יומית מובנית, הנותנת מענה טיפולי מרוכז לנוער.
מרכזי יום אזוריים המספקים מסגרות טיפול ותעסוקה למבוגרים בתקופת ההתאוששות שלאחר הגמילה. מתמכרים המגיעים למרכז יום אזורי זקוקים לטיפול יומי מובנה ולליווי יומי לקראת השיקום. הפעילות במרכזים כוללת טיפול קבוצתי והעשרה.
קהילות טיפוליות הן פנימיות המיועדות למתמכרים שאינם יכולים לעבור את תהליך הטיפול והשיקום בביתם. מודל הטיפול ייחודי ומבוסס על היררכיה ושילוב המטופלים בתהליך הריפוי והשיקום זה של זה. תהליך הגמילה מועבר על ידי מדריכים מנוסים אשר עברו את כל ההכשרות הנדרשות, ומלווה בפעילויות שונות כמו רכיבה על סוסים, טיפול בבעלי חיים ועוד.
דרכי טיפול וגמילה
משרד הבריאות אחראי על שתי דרכי טיפול במכורים לסמים קשים, הטיפול מתמקד במישור הפיזי.
גמילה פיזית, ניתן למכורים במסגרת אשפוזיות לגמילה פיזית. האשפוזיות מיועדות לגמילה הפיזית של המכורים לסמים קשים. האשפוזיות מיועדת לתת מענה לצרכים של מכורים אשר מעוניינים לעבור גמילה פיזית מהסם. הגמילה הפיזית היא השלב הראשון של תהליך הגמילה.
מרכזים אמבולטוריים לטיפול תרופתי ממושך. מכורים מקבלים טיפול במסגרת מרכזי חלוקת טיפול תרופתי.
כשהמכור פונה לעזרה, בשלב הראשון יש לוודא כי הוא מכיר בבעיית ההתמכרות כמחלה. יש לבצע פגישת היכרות ראשונית על מנת לבנות תוכנית טיפול אישית. כמו כן, יש לתת משקל לאישיות המכור ולאנשים בסביבתו הקרובה. אחד הטיפולים היעילים ביותר הוא טיפול משולב. המטרה היא לעזור למתמכרים להיגמל ולגרום לכך שלא יחזרו להשתמש בסם לטווח הארוך. ההתערבות הטיפולית נעשית ברמה האישית, קבוצתית ומערכתית.
טיפול קבוצתי נחשב כשיטה יעילה לטיפול במכורים. כאשר מטופל נמצא בקבוצה, הוא מפסיק להתמקד בעצמו ובבעייתו.
דוגמה לתוכנית מצליחה לגמילה בתוך הקהילה היא תוכנית שנים עשר הצעדים. תוכנית זו מתאפשרת לאחר שהנגמל עבר גמילה פיזית ראשונית ומתבצע במסגרת הקהילה. תוכנית 12 הצעדים הנה תוכנית שפותחה על ידי אנשים אשר היו מכורים לאלכוהול ונזקקו לעזרה עצמית כדי להיגמל. בשל ההוכחות וההצלחה הרבות שנחלה השיטה היא אומצה על ידי הרשות למלחמה בסמים וגורמים נוספים העוסקים בגמילה. בזמן שהמכור עובר טיפול גמילה בשיטה זו הוא מנהל שיחות מוטיבציה פרטניות עם מטפלים, עובר טיפול תרופתי וכן משתתף בקבוצות תמיכה אנונימיות. קיימת שיטת גמילה נוספת המתקיימת בבית המכור, שיטה זו מתאימה לאנשים אשר ברוב הזמן מנהלים חיים נורמטיביים או כאלה שלא יכולים להרשות לעצמם להסתגר במכוני הגמילה. (מצפן ייעוץ וטיפול, 2014)
חשיבות התאמת טיפול תרבותי בהתמכרות לסמים
הבדלים תרבותיים בהתמכרות לסמים הם נושא מורכב ומרובה פנים, המשלב בין גורמים חברתיים, כלכליים, פוליטיים ופסיכולוגיים. תרבויות שונות נבדלות ביחסן לסמים, בשיעורי ההתמכרות ובהשפעות של התמכרות על הפרט והקהילה. ההבנה של הבדלים אלה יכולה לסייע בפיתוח אסטרטגיות טיפול ומניעה מותאמות.
גורמים חברתיים ותרבותיים:
הבדלים בהתמכרות לסמים מושפעים מגורמים חברתיים כמו עוני, השכלה, נגישות לטיפול רפואי ותמיכה חברתית. תרבויות עם מערכות תמיכה חברתיות חזקות עשויות להתמודד טוב יותר עם בעיות התמכרות מאשר תרבויות בהן קיימת סטיגמטיזציה גבוהה כלפי מכורים לסמים.
המושג "סם" והיחס אליו משתנים בין תרבויות, שנים, תקופות ומקומות שונים ברחבי העולם. בעוד שבתרבויות מסוימות נעשה שימוש בסמים בהקשר טקסי או רפואי, בחברות אחרות השימוש בסמים נתפס כבעיה חברתית חמורה.
תרבויות שונות מספקות הקשרים שונים שיכולים לעודד או למנוע שימוש בסמים, והשפעות אלו משתנות בהתאם לסטטוס החברתי, הכלכלי, והקהילתי של הפרט.
בכל תרבות יש גישה טיפולית תואמת, קיימת השפעה של אמונות תרבותיות, ערכים, מסורות והאופן שבו אנשים מתמודדים עם התמכרות, הדרך שבה הם מחפשים עזרה והשפעת התרבות על תהליך ההחלמה.
אתגרים בקונפליקטים תרבותיים:
פערים תרבותיים:
קונפליקטים בין ערכים תרבותיים של המטופלים ודרישות הטיפול עשויים להוות אתגר. כאשר קיימת חוסר התאמה בין הערכים התרבותיים של המטופל לציפיות הטיפוליות, המטופלים עלולים לחוות התנגדות או חוסר רצון להמשיך בטיפול. פתרונות כוללים פיתוח גישות טיפול המשלבות ערכים תרבותיים והכרה בקשרים קהילתיים.
אמונות חברתיות-תרבותיות יכולות לעצב את הגישה וההתנהגות לגבי שימוש והתעללות בסמים. בחברות מסוימות, ההתמכרות נחשבת למצב רפואי שדורש טיפול מקצועי, אחרות עשויות לראות בכך כשל מוסרי או בעיה של רצון חופשי. תפיסות אלו משפיעות על נכונותם של אנשים לפנות לטיפול ולציית להמלצות מקצועיות.
לתרבות יש תפקיד מרכזי בגיבוש הציפיות של אנשים לגבי בעיות אפשריות שהם עלולים להתמודד איתם בשימוש בסמים. עבור קבוצות חברתיות רבות, זה עשוי לספק כגורם מגן.
מסורות תרבותיות, נורמות חברתיות, ואמונות דתיות עשויות להנחות את ההתנהגויות ולהשפיע על התפיסה של התמכרות.
קיימים חומרים אשר השימוש בהם הוא נורמטיבי באותה תרבות, בעוד שהם עשויים להיות בעלי סטיגמה חמורה בתרבות אחרת. למשל, השימוש בסמים בקהילה האינדיאנית, עלול להוות כדעה קדומה שלילית בתרבות האמריקנית המרכזית.
בתרבויות רבות, השימוש בסמים ובעיות בריאות הנפש הן סטיגמטיות ביותר, מה שיכול להרתיע אנשים מלבקש עזרה. סטיגמה זו יכולה להיות בולטת אפילו יותר עבור חומרים מסוימים, כגון סמים אסורים, מה שמוביל לשיעורים גבוהים יותר של התמכרות לא מטופלת.
התמודדות עם סטיגמה זו כרוכה בטיפוח סביבה טיפולית שאינה שיפוטית ותומכת. זה כולל גם חינוך הורים וקהילות לגבי התמכרות, אתגר לתפיסות מוטעות וקידום אמפתיה וחמלה.
התאמת הטיפול לצרכים תרבותיים:
טיפולים שמותאמים לתרבות המקומית עשויים להיות אפקטיביים יותר וליצור חיבור טוב יותר עם המטופל. לדוגמה, תוכניות טיפול המשלבות מרכיבים תרבותיים מסוימים, כמו עבודת צוות בקהילה או שילוב של ערכים דתיים, עשויות להניב תוצאות טובות יותר.
המטפל נדרש להיות רגיש לתרבות של המטופל ולהבין את ההשפעה של רקע תרבותי על ההתמכרות והטיפול. חשוב שהמטפלים יהיו מיומנים בהבנת השפעת התרבות על תהליך ההחלמה ויוכלו להציע טיפולים שמתאימים לצרכים התרבותיים הספציפיים.
קונפליקטים בין ערכים תרבותיים של המטופל ודרישות הטיפול עשויים להוות מכשול. כשיש חוסר התאמה בין ערכי התרבות של המטופל והטיפול המוצע, המטופל עשוי לחוש ניכור או חוסר רצון להמשיך בטיפול.
ידוע כי, בחברות מערביות, הטיפול התמקד בעיקר בגישות רפואיות ופסיכולוגיות, בעוד שבחברות אחרות, כמו במדינות אסיה, נעשה שימוש נרחב בגישות הוליסטיות ורוחניות.
המסקנה העיקרית היא שהתאמת גישות טיפוליות לצרכים התרבותיים של המטופלים היא חיונית להצלחה בתהליך השיקום. הבנה של השפעת התרבות על ההתמכרות וטיפול מותאם תרבותית יכולים לשפר את התוצאות ולהוביל להחלמה יעילה יותר לאורך טווח.
ראו גם
התמכרות
גמילה מסמים
הזיה
תלות גופנית
תוכנית שנים עשר הצעדים
פארק החולדות
שימוש לרעה בסמים
קישורים חיצוניים
פודקאסט "מכורים", מכורים לסמים מדברים בפתיחות ובכנות על הפנים הרבות של ההתמכרות לסמים וההחלמה ממנה, אתר כאן הסכתים
התמכרויות , אוניברסיטת בר-אילן, המרכז לייעוץ לסטודנטים
רונאל, נ'. (1999). תפיסת ההתמכרות כמחלה - מטאפורה בשירות ההחלמה. חברה ורווחה, 19 (4), 485-501.
תוכנית 12 הצעדים של מכורים אנונימיים: ייחודה ותרומתה לתהליך הגמילה, באתר שביל הדרך לחיים, 26 בינואר 2024 Abbott. P, & M. Chase. D, (2008). Culture and Substance Abuse: Impact of Culture Affects Approach to Treatment. Psychiatric Times Vol 25 No 1. R. Hoffman. B, & B. Unger. J, (2020). The Role of Culture in Addiction. In: Sussman S, ed. The Cambridge Handbook of Substance and Behavioral Addictions. Cambridge Handbooks in Psychology. Cambridge University Press; 2020:171-181. Center for Substance Abuse Treatment. Substance Abuse: Clinical Issues in Intensive Outpatient Treatment. Treatment Improvement Protocol (TIP) Series 47. DHHS Publication No. (SMA) 06-4182. Rockville, MD: Substance Abuse and Mental Health Services Administration, 2006. Pinedo. M. & Villatoro. A.P., (2020). The role of perceived treatment need in explaining racial/ethnic disparities in the use of substance abuse treatment services. Journal of Substance Abuse Treatment 118: 108105.
הערות שוליים
קטגוריה:התמכרות
קטגוריה:הפרעות נפשיות והתנהגותיות כתוצאה משימוש בחומרים פסיכואקטיביים
| 2024-08-06T14:26:21
|
מדעי המחשב
|
מדְעי המחשב הם ענף מדעי העוסק בלימוד הבסיס התאורטי והמעשי של השימוש במערכות מחשב, ובמידה מסוימת, גם בשאלה של תכנון ובנייה של מערכות מחשב. ענפי המִשנה שלו רבים; חלקם מדגישים שימוש במחשב בתחום מסוים (כגון גרפיקה ממוחשבת או בניית מהדרים), אחרים עוסקים בחקר התכונות של בעיות חישוביות כלליות (לדוגמה, סיבוכיות), וענפי משנה אחרים מתמקדים בפתרון הבעיות הכרוכות ביישום מעשי של חישובים ואלגוריתמים. ענף בולט במדְעי המחשב הוא חקר ויישום כלים לפתרון בעיות חישוביות (לדוגמה, שפות תכנות).
מדעי מחשב כוללים מספר בעיות פתוחות (כגון שאלת P=NP) שמתנהל מחקר רב לפותרן, והן בעלות השלכות משמעותיות להתפתחות המדע בכלל ומדעי מחשב בפרט.
חוג מדעי המחשב הראשון הוקם ב-1962 באוניברסיטת פרדו שבארצות הברית.
הנושאים העיקריים
אלה הנושאים העיקריים הנחקרים ונלמדים במסגרת מדְעי המחשב:
יסודות מתמטיים: מתמטיקה בדידה, אלגברה בוליאנית, לוגיקה, תורת הגרפים.
תורת החישוב: שפות פורמליות, חישוביות, סיבוכיות חישובית.
יעילות תוכניות: אלגוריתמים, יעילות אלגוריתמית, מיטוב אלגוריתמים ומבני נתונים. בנוסף, חישוב מבוזר חוקר משימות אלה כאשר מספר רכיבים חישוביים בשימוש ולא רק רכיב יחיד.
כלים לפיתוח תוכנה: שפות תכנות, הנדסת תוכנה, הידור, אימות תוכנה, מסדי נתונים.
תשתיות מחשוב: מערכות הפעלה, רשתות מחשבים.
יישומים: דחיסת נתונים, למידה ממוחשבת, ראייה ממוחשבת, גרפיקה ממוחשבת, בלשנות חישובית, בינה מלאכותית, קריפטוגרפיה.
אבני הדרך והתפתחות המדע
מדעי המחשב התהוו לענף מדע עצמאי רק באמצע המאה ה-20, אם כי התחילו להתפתח זמן רב קודם לכן. מכונות החישוב הראשונות הופיעו כבר בעת העתיקה.
בתקופות קרובות יותר לזמננו, תחום מדעי המחשב התחיל לתפוס תאוצה כשמדענים כמו קפלר, לייבניץ, פסקל (על שמו שפת התכנות פסקל) ואחרים היו צריכים לחשב חישובים מורכבים, והמציאו לשם כך מכונות חישוב מכניות מבוססות גלגלי שיניים.
באמצע המאה ה-19 תכנן צ'ארלס בבג' מחשב מכָני ראשון מסוגו (אולם הוא מעולם לא קרם עור וגידים). המכונה של בבג' היא למעשה המכונה הראשונה שנבנתה מבלי שתכנונה יקבע מראש את יכולותיה, והיה אפשר לתכנתה למלא פקודות שונות. זוהי המכונה הראשונה מסוגה, ובשל כך, נחשב בבג' לממציא רעיון המחשב.
עדה לאבלייס, בתו של המשורר לורד ביירון, הייתה שותפה לבבג', וכתבה תוכנה למכונתו. בעקבות זאת היא נחשבת למתכנתת הראשונה. על שמה נקראת שפת התכנות Ada.
מאז אותם ימים התפתח תחום המחשבים בצעדי ענק. התרומה העיקרית נזקפת לזכותם של צִבאות העולם. הגרמנים והאמריקאים השתמשו במלחמת העולם הראשונה במכונות חישוב לירי ארטילרי ולהצפנה.
לקראת מלחמת העולם השנייה פיתחו הגרמנים מכונת הצפנה משוכללת, אניגמה, ובעזרתה הִצפינו את התשדורת הצבאית שלהם. פיצוח המכונה על ידי בעלות הברית ארך כעשור ואילץ את שירותי הביון של פולין, צרפת והממלכה המאוחדת לפתח כלים מתמטיים (למשל תורת החבורות). פיצוח צופן האניגמה על ידי הצוות הבריטי (אלן טיורינג היה דמות מרכזית בו), נחשב לאחד הגורמים הבולטים לשימוש מעשי בנושאים שעד אז נחשבו לתאורטיים, והיה זרז לפיתוח תחום מדעי המחשב. טיורינג נחשב לאבי מדעי המחשב המודרניים, ועל שמו נקרא פרס טיורינג המחולק על ידי ארגון ACM, האגודה הבינלאומית הגדולה בעולם למדעי המחשב, ונחשב לפרס היוּקרתי בענף.
התפתחות התאוריה של מדְעי המחשב
בשנות השלושים של המאה העשרים התפתח תחום התאוריה של מדעי המחשב, ניתוח האלגוריתמים והחישוביות. פריצת הדרך הייתה יצירת מודל מתמטי של רעיון ה"מחשב". מודל זה נקרא מכונת טיורינג. מודלים רבים אחרים לביצוע חישובים הועלו, והוכחו כשקולים זה לזה מבחינת יכולת החישוב. מכאן הגיעה תזת צ'רץ'-טיורינג שהציעו אלן טיורינג ואלונזו צ'רץ', הטוענת כי כל מודל חישובי "סביר" וחזק מספיק שקול למכונת טיורינג. התזה הזאת מקובלת כיום, על פי רוב, כהנחת עבודה במחקר.
המחשב הראשון
ב-1942 פותח המחשב הראשון, Z3, על ידי קונראד צוזה. מחשב זה היה מחשב אוניברסלי: מכונה מכנית המסוגלת להריץ תוכנה כלשהי ולא תוכנה קבועה. הוא קרא תוכנה מתוך סרטים מנוקבים. באמצע שנות ה-40 של המאה ה-20 נבנה המחשב ENIAC, המחשב האלקטרוני הראשון בר-התכנות. עם המצאת הטרנזיסטור ב-1947 נפוצו מחשבים אלקטרוניים.
בשנות ה-50 נפרסה בארצות הברית רשת מחשבים צבאיים שקישרה אמצעי שיגור גרעיניים ומהותה הייתה ביזור על ידי מניעת נקודת כשל יחידה. בשנות ה-60 החלו מכוני מחקר אוניברסיטאיים לשתף מידע מדעי ביניהם באמצעות מחשבים מחוברים לרשת אינטרנט.
התפתחות השפות הפורמליות והאוטומט הסופי
במהלך 1950 עד 1960 החל להתפתח תחום האוטומטים הסופיים, מודל מעט מוגבל יותר מאשר מכונת הטיורינג הכללית, אך מדמה בצורה טובה תוכנות מחשב פשוטות ותוכנות שמנתחות קלט בפורמט קבוע כגון מהדרים למיניהם. בד בבד זינק תחום השפות הפורמליות בשנים אלו, בעיקר לאור עבודתו של נעם חומסקי אשר הגדיר מושגים רבים במבנה השפות. מבנים אלו תורגמו לשפות שאפשר לזהותן במודל האוטומט הסופי, והם עזרו להבחנה בין יכולות מודלים אלו.
חישוביות, סיבוכיות ואלגוריתמים
בשנות ה-60 החל להיבחן נושא הסיבוכיות: עד כמה מהר אפשר לחשב חישובים. בשנים אלו הוגדרו מחלקות סיבוכיות שונות ונבנתה היררכיה של קושי החישוב של הבעיות השונות (כלומר, אילו בעיות "קלות" יותר, ואילו "קשות" יותר). בשנים אלו נתגלו בעיות NP קשות על ידי סטפן קוק ובד בבד על ידי לאוניד לוין. לאחר מכן נתגלו מספר רב של בעיות NP שלמות, בעיקר על ידי ריצ'רד קארפ, שחקר בעיה זו לעומקה. בתקופה זו הוגדרה השאלה P=NP, וזו נותרה בעיה פתוחה מרכזית עד היום.
בשנת 1968 דונלד קנות' החל לפרסם את סדרת הספרים "The Art of Computer Programming", וזו הייתה אוסף כתוב ומסודר של הידע על אלגוריתמים בתחומים שונים.
במהלך שנות ה-70 ניסו לפתור את בעיית P=NP מזוויות שונות, כגון ניתוח גודלם של מעגלי מחשוב לוגיים אשר פותרים בעיות שונות. בשנים אלו נוסח הקשר בין זמן הריצה של תוכנית לבין גודל המעגל הלוגי המממש אותה. מעגלי המחשוב הלוגיים הם, למעשה, עוד מודל השקול למכונת טיורינג, ומאפשר לנתח את בעיית החישוביות מזוויות נוספות. בשנים אלו חלה פריחה בתחום מבני הנתונים והאלגוריתמים. בנוסף פותחו ושוכללו אלגוריתמים עבור מיון, אחסון ואיחזור נתונים, אלגוריתמים בתורת הגרפים, פתרון מערכת משוואות ליניארית וכן בעיות בחישוב מקבילי.
רשימת הבעיות הפתוחות מתעדכנת באופן דינמי, ומדעי המחשב ממשיכים לצבור ידע ואסטרטגיות חישוב באופנים יעילים יותר. עבור סוגי נתונים מסוימים (כגון big data, ועיבוד ביואינפורמטי) יש לכך השלכות מרחיקות לכת, שהופכות יכולת תאורטית לחשב לאפשרות מעשית שבעזרת ייעול חישוב לוקחות זמן ריצה סביר (שעות/שנות אדם) ולא כזה שמצריך אלפי או מיליוני שנים כדי להסתיים.
1980 ואילך
בשנים אלה חל גידול ניכר בכמות המחשבים ובשימושיהם השונים. המחשב הפך מכלי חישוב אוניברסיטאי ונדיר, לכלי יום-יומי ורחב־תפוצה. משנים אלו התפתחו תתי תחומים, כגון חישוב מקבילי ומבוזר, קריפטוגרפיה וחישוב קוונטי. תחומים חדשים כמו מחשוב ענן, מחשוב נייד ומחשבי לוח, וטלפונים חכמים נתנו דחיפה נוספת לשכיחות שימוש, הן בהיבט כמות משתמשים, והן מבחינת מספר אפליקציות שפותחו לתת מענה לצורך חברתי ותעשייתי-כלכלי במגוון רב של תחומים. לצורך ייעול תהליך פיתוח נוצרו שפות תכנות נוחות יותר לכתיבה וקריאה.
מדעי המחשב בישראל
מדעי המחשב נלמדים ונחקרים בכל האוניברסיטאות בישראל. הפעילות בתחום זה החלה באמצע שנות השישים, תחילה במסגרת החוגים למתמטיקה או הנדסת חשמל, ולאחר מכן כחוגים עצמאיים, הזוכים לביקוש רב בקרב הסטודנטים. מסלול הלימודים הראשון לתואר במדעי המחשב בישראל נוסד במכון ויצמן למדע ב-1969, ביוזמתו של פרופ' שמעון אבן.
החל מהעשור השני של המאה ה-21, עם פריחת ענף ההיי-טק, מקצוע מדעי המחשב הוא אחד המקצועות המבוקשים בקרב סטודנטים באקדמיה הישראלית.
שישה מדעני מחשב ישראליים קיבלו את פרס טיורינג:
מיכאל רבין מהאוניברסיטה העברית בירושלים בעבור תרומתו לתחום האלגוריתמים ופיתוח אלגוריתמים שונים (למשל אלגוריתם רבין קארפ, שפותח עם זוכה פרס טיורינג ריצ'רד קארפ).
עדי שמיר ממכון ויצמן למדע, בעבור תרומתו לתחום ההצפנה ופיתוח אלגוריתמים שונים כמו פיאט-שמיר, RSA (פותח עם זוכי פרס טיורינג רונלד ריבסט ולאונרד אדלמן במהלך עבודתם המשותפת ב-MIT) ואחרים.
אמיר פנואלי ממכון ויצמן למדע, בעבור תרומתו לתחום אימות תוכנה וחומרה ופיתוח לוגיקת זמן.
יהודה פרל מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס, ישראלי־אמריקאי, על תרומה יסודית לחקר בינה מלאכותית באמצעות פיתוח תחשיב להסקה סיבתית והסתברותית.
שפי גולדווסר ממכון ויצמן למדע, על "עבודה מהפכנית שהניחה את היסודות התאורטיים לתורת ההצפנה בתחום הסיבוכיות, תוך המצאת שיטות חדשות וחלוציות לאימות יעיל של הוכחות מתמטיות בתחום תורת הסיבוכיות".
אבי ויגדרזון מהמכון למחקר מתקדם בפרינסטון, על הבנת האקראיות במחשוב ועל הובלתו ארוכת הטווח במדעי המחשב התאורטיים.
ישראל היא על כן המדינה השלישית במספר פרסי הטיורינג שהוענקו למדענים ממנה.
ישראלים רבים קיבלו פרסים אחרים בתחום, כגון פרס גדל (מ-44 הזוכים בפרס עד ל-2011, תריסר ישראלים) ופרס דייקסטרה.
מתוך כ-20,000 מחלקות למדעי מחשב אקדמיות בעולם, מוסדות ישראליים מדורגים סביב מקומות 50–150 בדירוג שנחאי שמתעדכן מדי שנה וכולל קריטריונים כגון עומק מחקרי, תרומה למדע, לתעשייה ולחברה, שכיחות ציטוטי פרסומים, מספר פטנטים חדשים, איכות הוראה ועוד.
לקריאה נוספת
Overview
"Within more than 70 chapters, every one new or significantly revised, one can find any kind of information and references about computer science one can imagine. […] all in all, there is absolute nothing about Computer Science that can not be found in the 2.5 kilogram-encyclopaedia with its 110 survey articles […]." (Christoph Meinel, Zentralblatt MATH)
"[…] this set is the most unique and possibly the most useful to the [theoretical computer science] community, in support both of teaching and research […]. The books can be used by anyone wanting simply to gain an understanding of one of these areas, or by someone desiring to be in research in a topic, or by instructors wishing to find timely information on a subject they are teaching outside their major areas of expertise." (Rocky Ross, SIGACT News)
"Since 1976, this has been the definitive reference work on computer, computing, and computer science. […] Alphabetically arranged and classified into broad subject areas, the entries cover hardware, computer systems, information and data, software, the mathematics of computing, theory of computation, methodologies, applications, and computing milieu. The editors have done a commendable job of blending historical perspective and practical reference information. The encyclopedia remains essential for most public and academic library reference collections." (Joe Accardin, Northeastern Illinois Univ., Chicago)
Selected literature
"Covering a period from 1966 to 1993, its interest lies not only in the content of each of these papers — still timely today — but also in their being put together so that ideas expressed at different times complement each other nicely." (N. Bernard, Zentralblatt MATH)
Articles
Peter J. Denning. Is computer science science?, Communications of the ACM, April 2005.
Peter J. Denning, Great principles in computing curricula, Technical Symposium on Computer Science Education, 2004.
Research evaluation for computer science, Informatics Europe report. Shorter journal version: Bertrand Meyer, Christine Choppy, Jan van Leeuwen and Jorgen Staunstrup, Research evaluation for computer science, in Communications of the ACM, vol. 52, no. 4, pp. 31–34, April 2009.
Curriculum and classification
Association for Computing Machinery. 1998 ACM Computing Classification System. 1998.
Joint Task Force of Association for Computing Machinery (ACM), Association for Information Systems (AIS) and IEEE Computer Society (IEEE CS). Computing Curricula 2005: The Overview Report. September 30, 2005.
Norman Gibbs, Allen Tucker. "A model curriculum for a liberal arts degree in computer science". Communications of the ACM, Volume 29 Issue 3, March 1986.
קישורים חיצוניים
Donal Knuth, The Art of Computer Programming וכן באתר ויקיפדיה באנגלית
Scholarly Societies in Computer Science
Best Papers Awards in Computer Science since 1996
Photographs of computer scientists by Bertrand Meyer
EECS.berkeley.edu
Bibliography and academic search engines
CiteSeerx: search engine, digital library and repository for scientific and academic papers with a focus on computer and information science.
DBLP Computer Science Bibliography: computer science bibliography website hosted at Universität Trier, in Germany.
The Collection of Computer Science Bibliographies
Professional organizations
Association for Computing Machinery
IEEE Computer Society
Informatics Europe
AAAI
AAAS Computer Science
Misc
Computer Science—Stack Exchange: a community-run question-and-answer site for computer science
What is computer science
Is computer science science?
Computer Science (Software) Must be Considered as an Independent Discipline.
הערות שוליים
*
קטגוריה:מחשוב
| 2024-08-15T09:10:40
|
משפט הקופים
|
שמאל|250px|ג'ון ט. סקופס, המורה שהואשם בהוראת אבולוציית האדם בניגוד לחוק|ממוזער
מדינת טנסי נגד ג'ון תומאס סקופס, הידוע כמשפט הקופים או משפט סקופס (באנגלית: Scopes Trial), היה משפט שנערך בקיץ 1925 בעיירה דייטון (Dayton) שבמדינת טנסי בארצות הברית, ובו הועמד לדין המורה ג'ון סקופס, באשמה שלימד בכיתה את תורת האבולוציה של צ'ארלס דרווין בניגוד לחוק שנחקק באותה שנה.
המשפט הפגיש בין שתיים מהדמויות הידועות באותה תקופה: ויליאם ג'נינגס ברייאן, פוליטיקאי ומטיף דתי נודע שנבחר לייצג את התביעה, וקלרנס דרו, אגנוסטיקן ואחד מעורכי הדין המפורסמים בהיסטוריה המשפטית של ארצות הברית, שייצג את ההגנה. בתום שמונה ימי דיונים הורשע סקופס בעבירה על החוק, ונדון לקנס (שבוטל בהמשך בערכאת ערעור). החוק עצמו בוטל לבסוף בשנת 1967 על ידי בית המשפט העליון של ארצות הברית.
יש הרואים באירוע זה את שיאו של פולמוס שהתנהל במשך עשרות שנים בין תומכי הבריאתנות לבין תומכי תורת האבולוציה. משפטו של סקופס עורר סנסציה ופרסום רב, והיה נושאם של מספר ספרים וסרטים ידועים.
רקע
פרסום הספר "מוצא המינים" בשנת 1859 על ידי צ'ארלס דרווין עורר סערה בינלאומית שחצתה את גבולות הקהילה המדעית. הספר הציג את תאוריית האבולוציה דרך ברירה טבעית, מנגנון שבו תכונות תורשתיות של אורגניזמים נעשות לנפוצות יותר באוכלוסייה מדור לדור ככל שהן תורמות לרביית הפרט ולשרידתו בסביבתו. עיקר ההתנגדות לתאוריה לאורך השנים הגיעה מצד הקהילה הנוצרית הדתית שכן תורת האבולוציה סיפקה הסבר מדעי להתפתחות החיים על כדור הארץ ללא התערבות של יישות עליונה ולא ייחסה לאדם כל ייחודיות ביולוגית על פני בעלי החיים.
ההתנגדות הדתית לתורת האבולוציה לא הייתה נחלתה של התקופה הוויקטוריאנית בלבד. במהלך שנות ה-20 של המאה ה-20, נכנס לשימוש המונח "בריאתנות" (Creationism) לתיאור האמונה לפיה היקום, כדור הארץ, החיים והאדם נבראו על ידי אלוהים. לפי עמדה זו, נברא כל היקום על ידי אלוהים בשישה ימים, לפני כ-6,000 שנה, וכל מיני החי והצומח, וכן האדם, נבראו בצורתם הנוכחית ללא התפתחות אבולוציונית. העמדה הבריאתנית-דתית השמרנית תמכה גם בקיום מבול שכיסה במים את פני כל כדור הארץ לפני כ-4,000 שנים, במוצא כל בעלי החיים ובני האדם בני-ימינו מאלו שכונסו בתיבת נח, ובנסים נוספים המתוארים בספר בראשית. על אף שספרו של דרווין עורר התנגדויות דתיות מצד אנשי התאולוגיה הטבעית, הרי שפונדמנטליזם נוצרי המקדש את כתבי הקודש כפשוטם הוא תופעה שצצה מחדש רק בתחילת המאה ה-20, לאחר שדעכה בעידן הנאורות.
חוק לאיסור הוראת תאוריית האבולוציה בכל האוניברסיטאות, המכללות וכל בתי הספר הציבוריים האחרים של טנסי, הנתמכים באופן מלא או חלקי מתקציב החינוך הציבורי של המדינה, ולקביעת עונשין להפרת האיסור.1. נקבע באספה הכללית של מדינת טנסי, שיהא זה בלתי חוקי עבור כל מורה, בכל אחת מן האוניברסיטאות, המכללות וכל בתי הספר הציבוריים האחרים של המדינה, אשר נתמכים באופן מלא או חלקי מתקציב החינוך הציבורי של המדינה, ללמד כל תאוריה השוללת את סיפור הבריאה האלוהית של האדם כנלמד בתנ"ך, וללמד תחת זאת שהאדם הוא צאצא למין ירוד יותר של בעלי חיים.2. נקבע עוד, שכל מורה שיימצא אשם בהפרת חוק זה, יואשם בעבירה ויורשע.3. נקבע עוד, שחוק זה יהיה בתוקף מעת קבלתו, כנדרש לתועלת הציבור.נתקבל ב־13 במרץ 1925 לשון החוק (תרגום חופשי)
בארצות הברית היה הפולמוס בין תומכי האבולוציה לתומכי הבריאתנות עז במיוחד. הוויכוח העז ביותר התנהל בנושא של אבולוציית האדם. אנשי דת רבים במדינה חששו כי תפוצתה בקרב רבים של תאוריה הגורסת שהאדם התפתח מקופים קדומים, תביא לערעור היסודות הדתיים של אזרחי המדינה ותוביל לשחיתות מוסרית. אי לכך, אחד המוקדים העיקריים של ויכוח זה נסוב סביב שאלת הוראת האבולוציה בבתי הספר הציבוריים במדינה. עד סוף המאה ה-19, סיפור בריאת העולם כפי שהוא מוצג בספר בראשית נלמד בכל בתי הספר. אולם פרסומו של הספר "מוצא המינים" וקבלתה של תורת האבולוציה בקרב חלקים הולכים וגדלים של הקהילה המדעית, במקביל להתפתחויות שחלו בתחומים נוספים של מדעי הטבע, הביאו לשינוי תוכנית הלימודים. בתי ספר רבים, ובכללם גם בתי ספר ציבוריים, החלו ללמד אבולוציה תאיסטית, תאוריה שגרסה כי האבולוציה הביולוגית היא תהליך אשר נובע ישירות מהתכנון הראשוני של היקום על ידי ישות עליונה, ומטרתו הסופית הייתה ליצור את האדם. אולם למרות ניסיונה של התאוריה לפשר בין האמונה הקלאסית באלוהים להבנה המדעית של אבולוציה, הוראתה בבתי הספר הציבוריים זכתה להתנגדות עזה מצד הפונדמנטליסטים שהחלו במאמצים לאסור כליל את הוראתה של תורת האבולוציה.
מאמצי הפונדמנטליסטים נחלו פרי כאשר ב-13 במרץ 1925, נחקק בטנסי חוק שאסר על הוראת תאוריית האבולוציה של האדם בכל מוסדות הלימוד הציבוריים במדינה, כאשר העובר על החוק היה צפוי לקנס כספי בסכום של בין 100 ל-500 דולר (ראה מסגרת, דולר דאז היה שווה לכ-17.50 דולר של 2023). החוק קיבל את הכינוי "חוק באטלר" (Butler) על שם יוזמו, חבר בית הנבחרים של טנסי ג'ון ו. באטלר. כאשר נשאל באטלר לנסיבות שהביאו אותו לקדם חוק זה הוא ענה: . הטיעון העיקרי של מחוקקי החוק נשען על העובדה כי הבריאתנות נחשבת לתורה דתית ואי לכך אסורה להוראה במוסדות לימוד ציבוריים. עקב כך הם גרסו כי יש לאסור גם הוראה של תורת האבולוציה על מנת שלא לתת יתרון לא הוגן לאחד הצדדים בסכסוך. עם זאת, האיסור בחוק התמקד בהוראת האבולוציה של האדם בלבד ולא באבולוציית עולם החי והצומח. אוסטין פיי (Peay), מושל טנסי, חתם על החוק בעיקר ממניעים פוליטיים ולא האמין שהוא ייאכף בפועל או ישפיע באופן מהותי על מערכת החינוך הציבורית במדינה.
האישום נגד ג'ון סקופס
האיגוד האמריקאי לחירויות אזרחיות החליט לצאת למאבק והציע את הגנתו לכל איש שיואשם בהוראת אבולוציית האדם בניגוד לחוק. ג'ורג' רפלייה (Rappleyea), איש עסקים מקומי מהעיירה דייטון שבטנסי ששמע על הצעת האיגוד, החליט לארגן פגישה בינו לבין מספר אנשי עיירה מוכרים. בין האנשים שהשתתפו בפגישה נמנו סו היקס (Hicks) וולס האגרד, שני עורכי דין מהפרקליטות המחוזית, ושני נציגים ממערכת החינוך של המחוז. רפלייה שכנע אותם להעמיד את החוק למבחן בבית משפט בעיירה בטענה שהסיקור התקשורתי הנרחב שיביא המשפט יעזור להחזיר את דייטון בעלת האוכלוסייה המדלדלת אל מפת המדינה.
בחיפושם אחר מורה שיסכים להודות בעבירה על החוק ולעמוד לדין, פנתה החבורה למורה לביולוגיה בבית הספר התיכון של העיירה. לאחר שזה סירב לבקשתם פנתה החבורה לג'ון ט. סקופס. סקופס בן ה-24, סיים באותה עת את שנתו הראשונה כמורה למתמטיקה, פיזיקה וכימיה בבית הספר. בנוסף, שימש מעת לעת כמורה מחליף. הוא טען כי באחת הפעמים בהם נאלץ להחליף את המורה לביולוגיה, הציג לתלמידיו בשיעור תרשים של עץ אבולוציוני שנכלל בספר לימוד מוכר. בעץ זה אמר, הוצגו מחלקות שונות של בעלי חיים כאשר מין האדם סווג בהמשך תחת מחלקת היונקים. רפלייה טען כי המעשה היווה הפרה של החוק ושאל את סקופס אם הוא יהיה מוכן להתנדב לעמוד למשפט על כך. סקופס הסכים. שנים מאוחר יותר הסביר סקופס את החלטתו בכך שהתנגד לחוק וראה לנכון לסייע להביא לביטולו במהירות האפשרית. בסיום הפגישה חזר סקופס לעסוק בענייניו בעוד החבורה מיהרה להעביר הודעה לעיתונות המקומית על כך שהם ביצעו מעצר אזרחי של מורה מהעיירה שהודה בהוראת אבולוציית האדם.
לצורך הגשת כתב האישום, עודד סקופס את תלמידיו להעיד נגדו בפני חבר המושבעים הגדול ואף הנחה אותם מה להגיד. אנשי תקשורת שהגיעו למקום הדיון של חבר המושבעים הגדול הפנו לתלמידים שאלות בנוגע לאבולציית האדם מהם התברר כי הם לא היו בקיאים כלל בתאוריה ואף לא הכירו את מושגיה הבסיסיים ביותר. עובדה זו הביאה כתבים רבים לתהות האם סקופס אכן לימד את אבולוציית האדם בכיתתו. אף על פי כן, השופט ג'ון ט. רולסטון (Raulston), שהיה ידוע כבעל דעות שמרניות, פעל לזרז את ההליכים ואף הפעיל לחץ על חבר המושבעים הגדול להגיש כתב אישום נגד סקופס. כתב האישום הוגש לבסוף ב-25 במאי 1925 וייחס לסקופס הוראת פרק של אבולוציית האדם בכיתתו ביום ה-24 באפריל 1925 בניגוד לחוק. סקופס נעצר באופן רשמי אך שוחרר בו במקום לאחר שבעל עיתון מקומי שילם את הערבות שנדרשה לשם כך.
התביעה וההגנה
ממוזער|ויליאם ג'נינגס ברייאן בעת המשפט
צוות התביעה
בראש צוות התביעה נגד סוקפס עמד טום סטיוארט (Stewart) מהפרקליטות המחוזית. מלבדו, כלל צוות התביעה את סו היקס ואחיו, הרברט היקס (גם כן עורך דין מקומי). כמו כן, כלל צוות התביעה גם את גורדון מקנזי (McKenzie), עורך דין מקומי נוסף שצוטט אומר שאין לאפשר ללמד את האבולוציה בבתי הספר הציבוריים שכן היא .
המשפט קיבל תפנית משמעותית כאשר בהזמנתו של סו היקס ובעידודם של אנשי דת מובילים, הצטרף גם ויליאם ג'נינגס ברייאן לצוות התביעה בתפקיד יועץ מיוחד. בראיין היה אחת הדמויות המוכרות ביותר בארצות הברית באותה תקופה. הוא היה המועמד של המפלגה הדמוקרטית לנשיאות ארצות הברית בשלוש מערכות בחירות וכן היה מזכיר המדינה בממשלו של וודרו וילסון. בנוסף לכך, היה בריאן נוצרי אדוק ושייך לזרם הפרסביטריאניזם המקדשת את ריבונות האל, את כתבי הקודש כמסמך מנחה, ואת ההכרח שבחסד האל באמצעות האמונה בישו. על אף שלבראיין הייתה הכשרה משפטית, הוא לא עסק בתחום למעלה מ-30 שנה. באחת מהרצאותיו, שטח בראיין את טענותיו בעד חוק באטלר באומרו כי:
האבולציה נעדרת הוכחות מדעיות.
לימודה על ידי תלמידים בבתי ספר מערערת את האמונה הדתית ואת הערכים החברתיים שלהם.
הנושאים הנלמדים בבתי הספר צריכים להיות בשליטת "הרוב המאמין בביבליה".
עוד הוסיף בריאן כי התנגדות לחוק באטלר והגחכתו, פוגעת במאמצים להעביר חוקים דומים במדינות אחרות.
ממוזער|קלרנס דרו בעת המשפט
צוות ההגנה
בתגובה להצטרפותו של בראיין לצוות התביעה, פעלה ההגנה לשכנע את קלרנס דרו, מעורכי הדין הנודעים ביותר באותה תקופה, ובהיסטוריה של ארצות הברית בכלל. דרו, שהיה מוכר כמחזיק בקנאות בדעות אגנוסטיות, לא הראה תחילה התלהבות לקחת חלק במשפט. דרו האמין שדעותיו על הדת יסיטו את המשפט מדיון על חופש אקדמי למתקפה על הדת. הוא שינה את ההחלטתו רק לאחר ששמע על הצטרפותו של בראיין לצוות התביעה. דרו הסביר את ההחלטתו באומרו כי הבין שהמשפט יהפוך לקרקס איתו או בלעדיו והוסיף: "הבנתי כי אין גבול לתעלולים שעוד יכולים לעשות אלא אם המדינה תתעורר לרוע שבפתח".
בסופו של דבר, לאחר מספר שינויים, כלל צוות ההגנה, מלבד דרו, גם את ג'ון ניל (Neal), ארתור הייס (Hays), עורך דין מטעם האגודה האיגוד האמריקאי לחירויות אזרחיות, ודדלי מלון (Malone), עורך דין ופעיל ליברלי שגם עבד בעבר במחלקת המדינה תחת בראיין. צוות ההגנה נעזר גם צ'ארלס פוטר, מומחה לביבליה ומטיף מודרניסטי מזרם האוניטריאניזם.
מהלכי המשפט
תחילת המשפט
אלפי עיתונאים, יזמים עסקיים וסקרנים הגיעו לדייטון בעקבות המשפט. האווירה הכללית בעיירה הייתה זו של קרנבל. דוכני לימונדה מאולתרים הוקמו על מנת להקל על העוברים ושבים מהחום הכבד של הקיץ, שימפנזות מקרקס הובאו לעיירה הקטנה והופיעו ברחובות העיר לבידורם של ההמונים וספרים המגנים את תורת האבולוציה הוצעו למכירה לכל הדורש. המשפט עצמו התנהל בבית המשפט המקומי תחת ניהולו של השופט רולסטון.
כמקובל במערכת המשפט האמריקאית, צוות של 12 מושבעים נבחר להכריע את תוצאות המשפט. המושבעים היו מורכבים ברובם הגדול מאיכרים שמרנים וחסרי השכלה מדעית. כבר בימי המשפט הראשונים הועלו ניצני המחלוקת הראשונים כאשר דרו התנגד לפתיחת הדיונים בתפילה בטענה כי הדת מהווה את אחד הצדדים במחלוקת. רולסטון דחה את בקשתו של דרו בציינו כי זהו מנהגו במשך שנים ארוכות ואין הוא מאמין שתהיה לכך השפעה כלשהי על תוצאות המשפט. ידוע כי רולסטון נהג לפקוד את הכנסייה המקומית באופן קבוע ובאחת הפעמים אף נמצא יושב באחת השורות הראשונות, ביחד עם משפחתו, כאשר ברייאן נשא דרשה שבה תקף את אסטרטגיית ההגנה. עובדות אלה העלו תהיות לגבי מידת האובייקטיביות שהייתה לו כשופט במשפט זה.
טיעוני התביעה
טיעוני ההגנה
סקופס עצמו לא נחקר ולא העיד להגנתו, שכן החלק העובדתי במשפטו לא היה שנוי במחלוקת. באיגוד האמריקאי לחירויות אזרחיות תכננו תחילה לבסס את אסטרטגיית ההגנה על ניסיון להוכיח שהחוק המדובר אינו חוקתי כיוון שהוא מפר את חירויות הפרט של המורים, ולכן דינו להתבטל. באחד מנאומיו המפורסמים, תקף דרו את החוק ישירות ואמר כי הוא עלול להביא למדרון חלקלק, ולנסיגת החברה מאות שנים אחורנית לתקופה שבה הרדיפה הדתית הביאה למאסרם ושריפתם על המוקד של מדענים ואינטלקטואלים רבים. מסיבה זו ההגנה ביקשה כבר בתחילת המשפט לבטל את כל האישומים נגד סקופס על בסיס הפרת החוקה. השופט רולסטון דחה את הבקשה.
עם התקדמות המשפט שונתה אסטרטגיה זו, בעיקר עקב השפעתו של דרו, עד שלבסוף החלה ההגנה לבסס את טיעוניה על הטענה כי אין סתירה בין תורת האבולוציה לכתוב בתנ"ך. על מנת לבסס טענה זו ביקשה ההגנה להזמין להעיד שמונה מומחים של תורת האבולוציה.
ממוזער|תמונת משותפת של שבעת המדענים שהסכימו להעיד לטובתה של ההגנה|300px
פסילת עדות המומחים
התביעה התנגדה לעדויות המומחים לזואולוגיה שהיו אמורים להעיד על נכונותה של תורת דרווין. השופט לא הסכים להיכנס לדיון בנושא זה, ולבסוף הרשה רק למומחה אחד לזואולוגיה להעיד ופסל את כל שאר המומחים, אך אישר להם להעביר תצהירים כתובים לפרוטוקול. בתגובה להחלטה זו דרו העיר הערה לגלגנית לשופט שעליה הוא נאלץ להתנצל מאוחר יותר לאחר שהשופט איים להאשים אותו בביזיון בית המשפט.
ההגנה זימנה לעדות את מיינרד מטקאלף (Metcalf), דוקטור לזואולוגיה מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס. התביעה התנגדה לעדותו של מטקאלף בטענה כי לעדותו אין קשר לשאלה העומדת בבסיס המשפט, והיא האם סקופס לימד את תורת אבולוציית האדם או לא. רולסטון, לאחר מספר דקות של הרהורים, דחה את התנגדותה של התביעה והחליט לשמוע את דבריו של מטקאלף.
ממוזער|300px|בראיין (יושב משמאל) בעודו נחקר על ידי דרו (עומד מימין) במהלך המשפט
זימונו של ברייאן למתן עדות מטעם ההגנה
לקראת סוף המשפט ננטשה גם אסטרטגיה זו, ובמקומה החלו פרקליטי ההגנה לתקוף את הפירוש המילולי שניתן לתנ"ך, כמו גם את הידע הדל במדע של התובע עצמו, ויליאם ג'נינגס ברייאן. במהלך מבריק העלה דרו את ברייאן לדוכן העדים ועימת אותו עם הכתוב בתנ"ך עצמו. בדרך זו הצליחו תומכי האבולוציה בתוכניתם המקורית להפוך את דיוני המשפט לאחת מזירות ההתגוששות של הפולמוס הדתי-מדעי.
בליעת יונה על ידי דג
ימין|ממוזער|180px|ציור מאת גוסטב דורה המתאר את פליטת יונה על ידי הדג
הדיון החל כאשר דרו שאל את ברייאן על הפסוק המתאר את בליעת יונה על ידי דג גדול, ופליטתו בחיים לאחר שלושה ימים. דרו רצה לדעת אם גם פסוק זה צריך להיות מפורש פשוטו כמשמעו כפי שטען ברייאן אף על פי שהוא מנוגד לחוקי הטבע ולהגיון האנושי. ברייאן השיב בחיוב, והסביר כי הוא מאמין שאלוהים יכול לגרום לאדם ולדג לעשות כרצונו. דיון התפתח והחל לסוב סביב נושא הנסים. ברייאן טען כי עקב היותו אדם דתי הוא מאמין לכל הנסים הכתובים בתנ"ך. דרו שאל בתגובה אם ברייאן היה מאמין בכך גם אם בתנ"ך היה כתוב כי יונה בלע את הלוויתן. ברייאן אמר כי הוא היה מאמין בכך אם זה היה כתוב בתנ"ך, אך הוסיף כי בניגוד לתומכי האבולוציה, התנ"ך לא יוצא בהצהרות קיצוניות שכאלה.
ימין|ממוזער|200px|ציור מאת גוסטב דורה המתאר את עצירת השמש על ידי יהושע.
עצירת השמש על ידי יהושע
דרו שאל את ברייאן אם הוא מאמין כי השמש נעצרה בפקודת יהושע על מנת להאריך את היום כפי שנכתב בתנ"ך, ואם הוא מאמין כי השמש סובבת סביב הארץ בניגוד לעמדה המדעית הקובעת את ההיפך. ברייאן השיב כי הוא מאמין בנס וכי הוא מאמין כי כדור הארץ סובב סביב השמש כפי שגורס המדע. עובדה זו גרמה לכך שברייאן נאלץ להסכים כי היה צורך לעצור את כדור הארץ מלכת ולא את השמש על מנת להאריך את היום. לאחר מכן דרו המשיך ועימת את ברייאן עם מה שהיה מתרחש אם כדור הארץ היה נעצר מלכת - על פי חוקי הפיזיקה, כדור הארץ היה הופך למסת חומר רותחת. ברייאן הודה כי הוא אף פעם לא חשב על הנושא לעומק, אך טען כי בכוחו של אלוהים לטפל בכל בעיה כזו.
סיום המשפט
ההתכתשות בין בראיין ודרו נמשכה כשעתיים והייתה מתוכננת להימשך ביום שלמחרת אלא שרולסטון עצר זאת. הוא הודיע שהוא רואה בחקירתו של דרו את בראיין שהתרחשה ביום הקודם כלא רלוונטית למשפט והורה למחוק אותה מהפרוטוקול. בכך, הוא מנע מבראיין לקיים חקירה נגדית של צוות ההגנה של סקופס כפי שסוכם. יחד עם זאת, לאחר המשפט, פרסם בראיין בפומבי תשע שאלות לצוות הגנה הנוגעות לאמונה באל, אמינות הביבליה, ישו, ניסים והחיים לאחר המוות. דרו ענה לכל השאלות בקצרה ובסגנון אגנוסטי שהיה אופייני לו. כך למשל לשאלה על קיום של חיים לאחר המוות ענה דרו: .
משנפסלו כל עדי ההגנה שלהם, ביקש דרו מבית המשפט לסיים את הדיונים, ולהורות למושבעים למצוא את סקופס אשם. בפנייתו האחרונה למושבעים אמר דרו:
ההגנה גם ויתרה על נשיאת נאום מסכם ובכך מנעה מבריאן לשאת נאום מסכם מצד התביעה אותו הכין מראש. בסופם של שמונת ימי המשפט, לקח למושבעים פחות מתשע דקות כדי להגיע להחלטה. סקופס נמצא אשם ורולסטון פסק שעליו לשלם את הקנס המינימלי הקבוע בחוק בגובה של 100 דולר (שווה ערך ל-1,700 דולר במונחים של 2022). לאחר מכן, קם סקופס ודיבר בפעם הראשונה, והיחידה, במשפט:
משנמנעה ממנו האפשרות לשאת נאום מסכם, נאלץ בראיין להסתפק בפרסום הצהרה לעיתונאים המסכמת את המשפט לפי ראות עיניו. בהצהרה זו אמר בראיין:
המדע הוא כוח מדהים, אולם הוא לא מורה לאמות מוסר... במלחמות, המדע הוכיח את עצמו כגאון רשע; הוא הפך את המלחמות ליותר נוראיות ממה שהן היו אי-פעם... וכעת נאמר לנו שכלי הרס חדשים יהפכו את האכזריות של המלחמות האחרונות לטריוויאליות ביחס לאכזריות במלחמות שאולי יהיו בעתיד. אם רוצים להציל את הציווילזציה מההרס של אינטליגנציה שאינה מוקדשת באהבה, יש לעשות זאת על ידי הקוד המוסרי של ישו. תורתו, ותורתו בלבד, יכולה לפתור את הבעיות שמטרידות את הלב ומבלבלות את העולם... האבולוציה שודדת מישו את ההילה של לידת בתולין, תפארת אלוהותו ומשימתו וכן את ניצחון תחייתו... זהו תפקידם של המושבעים לקבוע האם מתקפה על הדת הנוצרית תתאפשר בבתי ספר ציבוריים בטנסי על ידי מורים שמועסקים על ידי המדינה... התיק הזה הפך למאבק בין הלא מאמינים שמנסים לדבר בשם מה שמכונה מדע והמגנים של האמונה הנוצרית שמדברים בשם המחוקקים בטנסי.
ברייאן נפטר בשנתו בדייטון חמישה ימים לאחר תום המשפט.
ערעור לבית המשפט העליון
כפי שהבטיחו, ערערו עורכי הדין של סקופס על ההרשעה והציגו ארבעה טיעונים למה עליה להיות מבוטלת:
חוק באטלר יותר מידי מעורפל שכן הוא אוסר על ההוראה של "האבולוציה" שהוא מושג רחב מאוד - הטיעון נדחה על ידי השופטים בטענה שלמרות שאבולוציה הוא אכן מושג רחב, עיקר הפולמוס, ועיקר ההתייחסות המקובלת בציבור לתורת האבולוציה, נוגעת לחלק בתיאוריה שגורס שהאדם התפתח מבעלי חיים פשוטים. השופטים גרסו כי רק לחלק הזה בתאוריית האבולוציה התייחס חוק באטלר.
חוק באטלר הפר את זכותו החוקתית של סקופס לחופש הביטוי מכיוון שהוא אסר עליו את הוראת האבולוציה - טיעון זה נדחה גם כן על ידי השופטים בטענה כי למדינה קיימת זכות להגביל את חופש הביטוי של סקופס בהיותו עובד מדינה ובזמן שהוא עובד במוסד של המדינה.
חוק באטלר מפר את חוקת מדינת טנסי שקובעת כי , שכן התיאוריה שהאדם התפתח מבעלי חיים פשוטים הפכה לתיאוריה מדעית מקובלת, ולכן איסור ללמד אותה פוגע במחויבותה של המדינה להוקיר את המדע - טיעון זה נדחה גם הוא על ידי השופטים בטענה כי הקביעה אילו חוקים מוקירים את המדע ואילו לא, נתונה למדינה ולא לבית המשפט.
חוק באטלר מפר את הוראות חוקת מדינת טנסי האוסרות על העדפה של דת אחת על פני אחרת - גם טיעון זה נדחה על ידי השופטים בטענה שאין אף דת שקבלתה של תורת האבולוציה או שלילתה, מהווה חלק בלתי נפרד מעקרונות האמונה שלה. בנוסף, קבע בית המשפט שהגם שחוק באטלר אוסר על הוראת האבולוציה, הוא לא חייב הוראת דוקטרינה אחרת כלשהי ועל כן הוא לא הביא למצב שדת כלשהי "הרוויחה" מהחוק.
למרות שבית המשפט קבע כי חוק באטלר חוקתי, ודחה את כל הטענות של עורכי דינו של סקופס, הוא ביטל את הרשעתו של סקופס מטעמים טכניים. השופטים קבעו כי המושבעים היו צריכים לקבוע את גובה הקנס של סוקפוס ולא השופט, שכן החוק בטנסי קבע באותה עת כי שופטים לא יכולים לפסוק קנס שגובהו עולה על 50 דולר. רולטסון קבע את הקנס המינימלי הקבוע בחוק ועשה זאת בהסכמת ההגנה והתביעה. אף אחד מהצדדים לא העלה סוגיה זו בעת הערעור ולכן החלטת השופטים הפתיע את כולם. הדעה המקובלת היא שהשופטים רצו לסיים את הסאגה המשפטית אותה תפסו כמביכה, בלי לבטל את תוקפו של חוק באטלר, ומצאו דרך יצירתית לעשות זאת.
השופטים המליצו לתובע הכללי של מדינת טנסי שלא להעמיד את סקופס למשפט חוזר, בין היתר בגלל שבאותה עת הוא כבר לא היה מועסק יותר על ידי המדינה. עוד הוסיפו השופטים: . התובע הכללי קיבל מיד את המלצת השופטים והודיע שלא יפעל להעמיד את סקופס למשפט חוזר. עורכי הדין של סקופס הביעו חוסר שביעות רצון מהתגלגלות האירועים המפתיעה. מלון טען שהפסיקה היא סקופס גם כן הביע את אכזבתו מהפסקה ודרו טען כי יידרש כנראה תיק אחר כדי "להבהיר את הסוגיה". ברם, תיק כזה מעולם לא הגיע. אף מורה לא התנדב שוב לבחון את החוק ורבים הניחו שגם אם יקום מורה כזה, אף תובע במדינת טנסי לא ירצה לתבוע אותו ולהתחיל את הסאגה מחדש. אף אדם אכן לא הועמד עוד למשפט על הפרת חוק באטלר, והוא הפך, הלכה למעשה, לחוק סימבולי שלא נאכף בפועל.
רק במאי 1967 בוטל החוק האוסר את הוראת האבולוציה בטנסי. שנה לאחר מכן, קבע בית המשפט העליון של ארצות הברית שחוקים האוסרים על הוראת תורת האבולוציה בבתי ספר ציבוריים מנוגדים לחוקת ארצות הברית עקב היותם נובעים ממניעים דתיים.
תקשורת
ההיסטוריון אדוארד לרסון בספרו זוכה פרס הפוליצר "קיץ לאלים: משפט סקופס והוויכוח המתמשך בארצות-הברית על דת ומדע", טען כי המשפט היה תעלול תקשורתי שנועד להביא לפרסומה של דייטון. טענה דומה הועלתה על ידי העיתונים הנפוצים בטנסי באותה עת, לרבות כאלה שהובילו קו שתנגד לחוק באטלר, שביקרו בפומבי את אנשי העיירה על ביום המשפט. אנשי העיירה אף הציעו לסופר הבריטי ה. ג'. ולס בבקשה להצטרף לצוות ההגנה במחשבה שזה יגדיל את הסיקור התקשורתי של המשפט, שסירב להצעה.
המשפט סוקר בהרחבה על ידי עיתונאים ידועים מארצות הברית ומרחבי העולם. בין עיתונאים אלה נמנה גם הנרי לואיס מנקן שטבע את הכינוי "משפט הקופים". המשפט היווה ציון דרך בארצות הברית שכן היה הראשון שהועבר בשידור חי ברדיו לכל רחבי המדינה.
אחרית דבר
המאבק בין תומכי הבריאתנות לתומכי האבולוציה
המשפט חשף תהום הולכת וגדלה בקרב חלקים נרחבים מהציבור בארצות הברית והיוותה את אחד השיאים במאבק בין האמת לפי מאמיני המקרא שדגלו בבריאתנות והאמת לפי תומכי האבולוציה. מרבית הנוצרים בארצות הברית באותה עת דחו את תיאוריית האבולוציה ואף כינו את תומכי האבולוציה בכינוי הגנאי "אבולוציוניסטים".
השפעה תרבותית
ההשפעה המיידית החשובה ביותר של המשפט הייתה בחזית הפילוג המתעצם בין מודרניסטים לפונדמנטליסטים בתוך התנועה האוונגליסטית, שהתגלע מאז 1922 (לאחר עשורים של מתיחות). הצד הראשון ביקש ליצור פשרה אמונית עם המדע המודרני והערכים הליברליים, בעוד שהאחרונים שאפו להגן על עיקרי הדת במלואם ובכל מחיר. ג'נינגס ברייאן היה אחד ממנהיגי הפונדמנטליסטים, והתדמית החשוכה והקנאית שהקנה סיקור המשפט למחנהו פגע בהם קשות. עד 1929 נאלצו ראשיהם והוגיהם לפרוש ברובם מהכנסייה הפרסביטריאנית הצפונית, מהכנסייה הבפטיסטית הצפונית ומזרמים אוונגליסטיים אחרים, ולייסד מסגרות עצמאיות שנותרו בשולי חיי הדת עד שנות ה-70.
הסופר אדוארד לרסון כתב על הפרשה את הספר "קיץ לאלים", שזכה בפרס פוליצר. המחזה ״ינחל רוח״ (1955) שנכתב על ידי ג'רום לאורנס ורוברט לי, מבוסס על המשפט. במחזה הדמות של דרו נקרא הנרי דרומונד והדמות של ברייאן נקרא מתיו הריסון בריידי. המחזה הוסרט בשנת 1960 בידי הבמאי סטנלי קריימר, בכיכובם של ספנסר טרייסי ופרדריק מארץ'.
כמו כן הופקו שלוש גרסאות לטלוויזיה: ב-1965 עם מלווין דוגלס ואד באגלי, ב-1988 עם ג'ייסון רוברדס וקירק דאגלס, וב-1999 עם ג'ק למון וג'ורג' ס. סקוט.
ראו גם
בריאתנות
אבולוציה
משפט הפנדה של דובר
פסק דין אדוארדס נגד אגילארד
לקריאה נוספת
אדוארד ג'והן לרסון, קיץ לאלים, הוצאת ידיעות אחרונות - ספרי חמד, 2005
סטיבן ג'יי גולד, שיני תרנגולת ובהונות סוס, דביר 2002, פרק 20: ביקור בדייטון (עמ' 282–299)
de Camp, L. Sprague (1968), The Great Monkey Trial, Doubleday
Clark, Constance Areson (2000), "Evolution for John Doe: Pictures, The Public, and the Scopes Trial Debate", Journal of American History 87 (4): 1275–1303
Conkin, Paul K. (1998), When All the Gods Trembled: Darwinism, Scopes, and American Intellectuals
Edwards, Mark (2000), "Rethinking the Failure of Fundamentalist Political Antievolutionism after 1925", Fides et Historia 32 (2): 89–106
Folsom, Burton W., Jr. (1988), "The Scopes Trial Reconsidered", Continuity (12): 103–127
Gatewood, Willard B., Jr., ed., ed. (1969), Controversy in the Twenties: Fundamentalism, Modernism, & Evolution
Harding, Susan (1991), "Representing Fundamentalism: The Problem of the Repugnant Cultural Other", Social Research 58 (2): 373–393
Larson, Edward J. (1997), Summer for the Gods, BasicBooks
Larson, Edward J. (2004), Evolution, Modern Library
Lienesch, Michael (2007), In the Beginning: Fundamentalism, the Scopes Trial, and the Making of the Antievolution Movement, University of North Carolina Press
Menefee, Samuel Pyeatt (2001), "Reaping the Whirlwind: A Scopes Trial Bibliography", Regent University Law Review 13 (2): 571–595
Moran, Jeffrey P. (2002), The Scopes Trial: A Brief History with Documents, Bedford/St. Martin's
Moran, Jeffrey P. (2004), "The Scopes Trial and Southern Fundamentalism in Black and White: Race, Region, and Religion", Journal of Southern History 70 (1): 95–120
Smout, Kary Doyle (1998), The Creation/Evolution Controversy: A Battle for Cultural Power
Scopes, John T. (June 1967), Center of the Storm: Memoirs of John T. Scopes, Henry Holt & Company
Tompkins, Jerry R. (1968), D-Days at Dayton: Reflections on the Scopes Trial, Louisiana State University Press
קישורים חיצוניים
מידע רב על משפט סקופס
שלומי מועלם, "התהוותה של חקירה פילוסופית: ויטגנשטיין על המחלוקת בין הדרוויניזם לבריאתנות", E-mago, April 2009
.
ביאורים
הערות שוליים
קטגוריה:ארצות הברית: חוק ומשפט
קטגוריה:משפטים ופסקי דין בארצות הברית
קטגוריה:1925 בארצות הברית
קטגוריה:טנסי: היסטוריה
קטגוריה:משפטים פליליים
קטגוריה:התנגדות לאבולוציה
קטגוריה:ארצות הברית: יחסי דת ומדינה
קופים
קטגוריה:מחלוקות דתיות בארצות הברית
קטגוריה:בריאתנות
| 2024-10-16T20:50:23
|
היקום
|
300px|ממוזער|השדה האולטרה-עמוק של האבל (HUDF) התמונה המעמיקה ביותר של היקום כפי שצולמה על ידי טלסקופ החלל האבל. רוב האובייקטים הנצפים בתמונה למעט כמה כוכבי-חזית הם גלקסיות. על פי מדידות שנעשו בעקבות התמונה הזו, מספר הגלקסיות ביקום הנצפה בימינו מוערך ביותר מ-2 טריליון.
היקום הוא כל החלל והזמן. הוא מכיל את כל התהליכים הפיזיקליים והקבועים הקוסמיים וכל האנרגיה והחומר שנוצרו, מחלקיקים אלמנטריים ועד צבירי גלקסיות. גילו של היקום מוערך ל-13.787±0.020 מיליארד שנים. היקום מתפשט, וכתוצאה מכך קרינה אלקטרומגנטית שיצאה ממנו מיד לאחר היווצרותו והגיעה אלינו, נמצאת בהווה במרחק של 46.5 מיליארד שנות אור מאיתנו, שהוא יותר מגיל היקום. הכדור הדמיוני ברדיוס זה נקרא היקום הנצפה.
תכונות היקום, עברו ועתידו הם בתחומי העיסוק הקוסמולוגי, הפילוסופי והאסטרופיזיקלי, והן מעסיקות את המין האנושי מאז ומתמיד.
ככל הנראה כל התרבויות האנושיות יצרו מודלים של ראשית היקום. כל המודלים הללו אינם מתיישבים עם הידע המדעי בן-ימינו אודות היקום.
מקור המילה
ממוזער|350px|ציוני דרך עיקריים בהתפשטות היקום
מקורה של המילה העברית המודרנית יקום בפרשת נח (פרק ז') , שבה מצומצם המושג לעולם החי בלבד.
מיתולוגיה, דת ופילוסופיה
הניסיונות הראשונים לטפל במבנה היקום, ובפרט באופן בריאתו, נעשו במסגרת המיסטית של המיתולוגיות והדתות השונות. שאלות על מהותו של היקום עמדו במרכזה של הפילוסופיה הקלאסית, שראתה אותו כמקום לכל העצמים וההתרחשויות.
אסטרונומיה וקוסמולוגיה
עד לפני כמה מאות שנים סברה כל האנושות שליקום יש מרכז והוא הארץ (זה יסוד התפיסה הגאוצנטרית), שמרכיביו השניים בחשיבותם הם השמש והפלנטות, וכל שאר מרכיביו הם שאר הכוכבים. בעקבות מחקריהם של האסטרונומים קפלר, גלילאו ואחרים, התקבל מודל חדש – השמש היא מרכז היקום. נדרש שכלול משמעותי של אמצעי התצפית, כדי למקם את מערכת השמש במקומה השולי למדי בתוך הגלקסיה ולגלות שהערפיליות, שנחשבו עד אז למצבורי גז בתוככי הגלקסיה, הן למעשה גלקסיות נבדלות, המרוחקות מאתנו מיליוני שנות אור לפחות. שוליותו של מקומה של מערכת השמש בתוך הגלקסיה, שהיא עצמה חלק מקבוצת גלקסיות המורכבת מסדר גודל של 80 גלקסיות וקרויה הקבוצה המקומית, שהיא עצמה חלק מצביר-על המורכב מלפחות 100 קבוצות גלקסיות, הנקרא 'בתולה', שהוא חלק ממבנה גדול יותר הנקרא לניאקיאה, הנחיתה מכת מוות לתפיסה הגאוצנטרית בתפיסה המדעית וההגותית וגרמה גם להגדלת חוסר האמון כלפי הדת.
האסטרונומיה במחצית השנייה של המאה ה-20, התפתחה בעיקר באמצעות רדיו-אסטרונומיה, שהגדילה באופן משמעותי את אופק הראיה האסטרונומית, ואתו את הבנת מבנה היקום ואופן היווצרותו.
היקום הנצפה
ממוזער|300px|קרינת רקע קוסמית שנמדדה על ידי לוויין המחקר WMAP
על אף שגיל היקום מוערך ב-13.8 מיליארד שנה, חלקו הנצפה הוא בגודל של 93 מיליארד שנות אור וזאת בשל התפשטות המרחב יחד עם האור היוצא מהעצמים שבו, כך שאנו יכולים לראות עצם שנמצא במרחק 46.5 מיליארד שנות אור אף שגילו הוא כגיל היקום.
חלק זה של היקום נקרא היקום הנצפה (Observable universe), או היקום הידוע (Known Universe), והוא כולל בתוכו מיליארדי גלקסיות שבכל אחת מהן מאות מיליארדים של כוכבים, ואת המרחבים העצומים המשתרעים בין הגלקסיות, ובין הכוכבים שבתוך הגלקסיות, הנקראים אזורים בין כוכביים ובין גלקטיים. באזורים אלו קיים גם חומר שקשה להבחין בו, וקיומו מתגלה באמצעים עקיפים בלבד.
גודל היקום
גודל היקום מעבר ליקום הנצפה אינו ידוע, מאחר שלא ניתן לצפות בו. כרגע איננו יודעים לומר אפילו אם הוא סופי או אינסופי. אבל יש הערכות ספוקלטיביות של פיזיקאים תאורטיים שמדברות על כך שגודלו של היקום צריך להיות גדול לפחות פי 250 מאשר היקום הנצפה.M. Vardanyan, R. Trotta, J. Silk (January 28, 2011). "Applications of Bayesian model averaging to the curvature and size of the Universe". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. 413 (1): L91–L95. arXiv:1101.5476. Bibcode:2011MNRAS.413L..91V. doi:10.1111/j.1745-3933.2011.01040.x. S2CID 2616287 הערכות אחרות מדברות על יקום שגודלו הוא אפילו גדול עוד יותר בכמה סדרי גודל, גם אם עדיין סופי.on N. Page (2007). "Susskind's Challenge to the Hartle-Hawking No-Boundary Proposal and Possible Resolutions". Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2007 (1): 004. arXiv:hep-th/0610199. Bibcode:2007JCAP...01..004P. doi:10.1088/1475-7516/2007/01/004. S2CID 17403084.
הרכב היקום
רובו של החומר הנראה (קורן ושאינו קורן) ביקום מורכב ממימן שהוא היסוד הקל ביותר, ומהליום שהוא היסוד השני הקל ביותר. כמעט כל היסודות הכבדים יותר נוצרו בתוך כוכבים, לאחר מכן הם התפזרו בחלל בצורה של גז ואבק, וחזרו והתחברו ויצרו כוכבים חדשים. בשל קיומם של יסודות כמו פחמן בכל היצורים על פני כדור הארץ, ניתן לומר כי "כולנו עשויים מאבק כוכבים". זהו גם, בין השאר, הסיבה לשמה של הדמות הדמיונית 'זיגי אבק-כוכבים' ב-The Rise and Fall of Ziggy Stardust and the Spiders from Mars
צפיפות היקום
ממוזער|300px|היחס בין אנרגיה אפלה, חומר אפל, חומר הניתן לגילוי וחומר קורן ביקום
בטבלה הבאה מסוכמת צפיפות היקום ביחס למרכיבים העיקריים שבו. טבלה זו מבוססת על מדידות והערכות שנעשו בשנים 2003–2005 ותיתכן בה שגיאה של עבור כל נתון. הצפיפויות מבוטאות ביחידות של צפיפות קריטית.
סוג תיאור צפיפות חומר בריוני קורן כוכבים ועצמים בהירים 0.004 חומר בריוני אפל חומרים בעלי קרינה חלשה כגון גז קר, אבק קוסמי, חורים שחורים, ננסים חומים וכוכבי לכת 0.036 חומר אפל "אקזוטי" חומר שלא מבצע אינטראקציות אלקטרומגנטיות אלא רק כבידתיות, לא יודעים עדיין מהו 0.22 אנרגיה אפלה זה למעשה שם נוסף לקבוע הקוסמולוגי של איינשטיין, מדובר באנרגיה דוחה הגורמת להאצת התפשטות היקום והיא גדלה ככל שנפח היקום גדל 0.74
גיל היקום
גיל היקום הוא, על-פי הגדרה פשטנית, הזמן שחלף מאז החל היקום להתקיים. התפיסה (המדעית וההגותית) שהיקום הוא קבוע ללא שנוי משמעותי, שפרושה שהוא אינסופי בזמן (בעברו ובעתידו), כיום ברור שהיא שגויה. תאוריית המפץ הגדול משתלבת במדה מסוימת עם תפיסת הדתות האברהמיות ומיתולוגיות אחרות לגבי קיום ראשית ליקום, אך תיאור הבריאה בדתות ובמיתולוגיות הללו סותר את ממצאי המדע. תאוריה זו קובעת, כאמור, שהיקום נוצר (אין זו היווצרות יש מאין), ואם כך נראה שאפשר להגדיר את גיל היקום כזמן שחלף מאז ה"מפץ". אולם, דווקא התאוריות המודרניות מחייבות הגדרה מדויקת יותר של המושג 'גיל היקום'.
ב־2013 העריך צוות הלוויין Planck של סוכנות החלל האירופית את גיל היקום ב־13.819 מיליארד שנים. ערך זה גבוה יותר מהערך הממוצע של הגבולות שניתנו במסגרת ההערכה של WMAP.
מבנה היקום
שאלת מבנה היקום העסיקה את האדם מימי קדם ותפישת העולם של האדם בסוגיה זו עברה שינויי פרדיגמה רבים במיוחד. היקום של הקדמונים הצטמצם בעיקר במה שמצוי במסגרת מערכת השמש: כוכבי הלכת הגדולים והקרובים והירח, כשכדור הארץ מהווה את מרכז היקום. גישה זו, שמוכרת כגיאוצנטריות, התחלפה לאחר המהפכה הקופרניקאית לשיטה ההליוצנטרית, שבה השמש משמשת כמרכז. לשינוי זה היו השלכות דתיות וחברתיות מרחיקות לכת, מלבד ההשלכות המדעיות.
המצאות כגון הטלסקופ, שהרחיבו את מפת השמיים מעבר למערכת השמש, העלו לתודעת האדם את בלתי המוגבלות של גודל היקום, לפחות במונחים אנושיים. גם גילוי הגלקסיות בטלסקופ, היפותזה אותה העלה כבר הפילוסוף עמנואל קאנט, נתן מושג כמה גדול הוא היקום ובלתי נתפש, למעשה, במוחו של האדם.
התפשטות היקום
ממוזער|300px|התפשטות היקום בעקבות המפץ הגדול
גילויי תחילת המאה העשרים חוללו מפנה עיקרי, בעיקר עם התגלית של אדווין האבל שהובילה להכרה בהתפשטות היקום, בד בבד עם התגבשות תורת הקוסמולוגיה, שהחלה לתת תשובות מדעיות לשאלות שבעבר היו שאלות מטפיזיות בלבד.
היווצרות היקום
ההכרה בדבר התפשטות היקום הולידה את מודל "המפץ הגדול" (שהתחרה בעוד מודלים כגון "המצב היציב"), שמתאר את רגע היווצרות היקום: אם היקום מתפשט, סביר שהוא היה מרוכז בנקודה אחת, ממנה "נולד". קביעת אופן היווצרותו של היקום מובילה לדרך לחישוב גילו ולקביעת ההרכב הכימי של היקום.
גורל היקום
התפשטות היקום מובילה לשאלה הבלתי נמנעת, האם התפשטות זו היא אין-סופית, ואם לא, עד מתי תימשך? ומה יקרה כאשר תעצר? העיסוק בשאלות אלה נוגע לגורל היקום. השאלה לגבי נצחיותה (או סופיותה) של ההתפשטות יצרה את המושג "דילמת אומגה", כלומר האם יש די חומר ביקום שיעצור את ההתפשטות על ידי המשיכה ההדדית.
ראו גם
הפרדוקס של גיל היקום
הכרונולוגיה של היקום
אסטרונומיה
פיזיקה
אסטרופיזיקה
לקריאה נוספת
יורם קירש, היקום על פי הפיסיקה המודרנית, הוצאת עם עובד, 2006
דייוויד פילקין, יקומו של סטיבן הוקינג, הוצאת הד ארצי, 2001
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
*
קטגוריה:קוסמולוגיה
| 2024-10-14T18:37:11
|
מחשב-על
|
שמאל|ממוזער|250px|מחשב העל קריי 2, המחשב המהיר בעולם בשנים 1985–1989
מחשב-על (באנגלית: Supercomputer) הוא מושג יחסי לתקופה, המתאר מחשב הנמצא בשורה הראשונה של המחשבים בעולם, מבחינת יכולות החישוב העוצמתיות שלו. לרוב יכולות אלו באות לביטוי ביכולת לבצע חישובים מסוג מסוים במהירות גבוהה במיוחד. מחשבי על לא נמכרים לציבור אלא משמשים למחקרים, אוניברסיטאות ותאגידים גדולים.
בין אפריל 2021 ליוני 2022, מחשב העל החזק ביותר היה פוגקו היפני, עם מעבדים מתוצרת Fujitsu, שמהירות החישוב המרבית שלו היא 442 פטה-פלופס, כמעט פי שלושה ממחשב-העל במקום השני, מחשב יבמ סאמיט שפותח ב-2018 ושביצועיו עומדים על 148 פטה-פלופס. החל מיוני 2022 מחשב העל המהיר בעולם הוא הפרונטיר האמריקני, המבוסס על מעבדי AMD במהירות של 1.102 ExaFlop/s שעלותו מוערכת ב-600 מיליון דולר.
התפתחות מחשבי העל
תחילה התייחסה הגדרה זו למחשבים בעלי מעבד יחיד מהיר במיוחד, לאחר מכן נכללו בה מחשבים שמהירותם מושגת באמצעות מעבדים רבים הפועלים במקביל לביצועה של משימה אחת, וכעת מורכבים מחשבי-על מאשכולות של מחשבים מרובי מעבדים. עיבוד וקטורי, כלומר ביצוע פעולת חישוב על נתונים רבים בבת-אחת, הוא מאפיין נוסף הקיים באחוז מסוים ממחשבי-על. הגדרה מחויכת למושג זה מיוחסת לסימור קריי, המתכנן הבולט ביותר של מחשבי-על במאה העשרים:
"A supercomputer is a device for turning compute-bound problems into I/O-bound problems."
ובתרגום לעברית: "מחשב-על הוא מתקן להפיכת בעיות חישוביות לבעיות של קלט-פלט". כלומר, מהירות החישוב איננה המחסום במחשב שכזה, אלא המהירות שבה מסוגלים להזין לו את הנתונים ולקבל תוצאות.
המחשב CDC 6600, שהוצג בשנת 1964, נחשב בדרך כלל מחשב העל המוצלח הראשון, וביצועיו עלו פי שלושה על המחשב שקדם לו, IBM 7030 Stretch . הוא סימן את תחילת שליטתה של חברת קונטרול דאטה (CDC) בשוק מחשבי העל, שנמשכה עם ממשיך דרכו, CDC 7600, שהוצג ב-1969. CDC 7600 שמר על תואר המחשב המהיר בעולם כמעט עד להגעת קריי 1 ב-1976 (), ובשנים הבאות, עד 1990, החליפו ביניהם קריי ו-CDC את ההובלה מספר פעמים, כשהמחשבים הבאים של CDC עדיין מבוססים על הארכיטקטורה של 6600 ו-7600. השליטה המוחלטת של שתי החברות בתחום הסתיימה כשב-1990 הציגה פוג'יטסו מחשב עם ביצועים תאורטיים של 4 gigaFLOPS - פי אלף מ-CDC-6600, ופי מאה מה-7600, ובערך כפליים מהמחשב (של קריי) שקדם לו.
השוואה נפוצה נעשית בין כוח המחשוב של מחשבים אלו עם הטכנולוגיה המודרנית, ובפרט לטלפון חכם. ב-2021, לטלפון חכם ממוצע עצמת חישוב גדולה בכמה סדרי גודל מעוצמתו של קריי-1, עם ביצועי נקודה צפה שנמדדים במאות gigaFLOPS, ועומד לרשותו זיכרון גדול ומהיר יותר בכמה סדרי גודל.
מחשבי העל המודרניים בנויים רובם ככולם מעשרות אלפי מעבדים שפועלים במקביל, כשבדרך כלל כל אחד מהם מכיל או שולט על מאות או אלפי של "יחידות עיבוד" פשוטות יותר, שבדרך כלל ארוזות בשבבים מסוג GPU. לעומת מהירות השעון של 6600 ו-7600 שנמדדה במגההרץ, במחשבים מודרניים הקצב נמדד בגיגה-הרץ, כלומר גידול של כשלושה סדרי גודל. לעומת זאת, הביצועים, ובפרט ביצועי החישוב בנקודה צפה שבמחשבים אלו נמדדו ב"megaFLOPS", כלומר פעולות בשנייה, נמדדים כיום במאות petaFLOPS - כלומר פעולות בשנייה, עלייה של 11 סדרי גודל. עיקר ההבדל נובע ממספר המעבדים העצום במחשבי על מודרניים.
משימות של מחשבי-על
מחשבי-על משמשים למשימות עתירות חישובים, כגון חיזוי מזג אוויר וחקר אקלים, מודלים של תהליכים כימיים, חיפושי נפט וגז, סימולציות פיזיקליות (כגון הדמיות של הרגעים הראשונים של היקום, סימולציה של ניסויים בנשק גרעיני ואווירודינמיקה של מטוסים וחלליות), פענוח צפנים, בינה מלאכותית ולמידת מכונה, ועוד. חישובים אלה נעשים בדרך כלל באריתמטיקה של נקודה צפה, ולכן מהירותם של מחשבי-על נמדדת ב-FLOPS, כמות הפעולות בנקודה צפה שמבצע המחשב בשנייה.
הארכיטקטורה המקבילית של מחשבי-על מכתיבה שימוש במהדרים שנוצרו במיוחד לסביבה זו, ובפרט בגרסאות מיוחדות של Fortran.
דוגמאות למחשבי על
שמאל|ממוזער|250px|מחשב העל BlueGene/L של יבמ עם כ-250,000 מעבדים
בין יצרנים של מחשבי-על, ובפרט בין ארצות הברית ליפן, מתקיימת תחרות על המקום הראשון. בתחילת 2002 כבש את ראש הטבלה מחשב-על יפני מתוצרת NEC, העוסק בחקר האקלים ומורכב מ־640 אשכולות של מחשבים שלכל אחד מהם 8 מעבדים וקטוריים וזיכרון בגודל 16GB. מחשב זה פועל באמצעות גרסה מיוחדת של מערכת ההפעלה UNIX. נכון ליוני 2003, עוצמת החישוב של מחשב־על זה, שהיא 35TFLOPS, שקולה לזו של ארבעת הבאים אחריו גם יחד. בשנת 2005 כבש את הפסגה המחשב BlueGene/L מתוצרת יבמ, המותקן במעבדת לורנס ליוורמור בארצות הברית ומשמש לסימולציה של נשק גרעיני. עוצמת החישוב של מחשב־על זה, שהיא 280TFLOPS, גדולה מזו של ארבעת הבאים אחריו גם יחד. שלוש שנים לאחר מכן בשנת 2008 המחשב Roadrunner עקף את קודמיו עם 1PFLOPS. ולאחריו טיאנחה-1 הסיני, הגיע לתוצאה של כ-2.5PetaFLOPS/s. בסוף שנת 2011 התואר מחשב העל המהיר ביותר שייך למחשב ה-K של חברת פוג'יטסו היפנית שהופך לראשון בהיסטוריה שחוצה את קו ה-10 קוודריליון חישובים בשנייה. המחשב מורכב מ-864 מארזים המכילים 88,128 מעבדי SPARC64 VIIIfx שמונה ליבתיים מבית פוג'יטסו, שמסתכמים ב-705,024 ליבות עיבוד.
הארגון המחזיק במספר הגדול ביותר של מחשבי־על הוא ארגון הביון האמריקני, NSA.
מחשבי-על וירטואליים
התפתחותה של רשת האינטרנט הביאה ליצירה של "מחשבי-על וירטואליים". אין אלה מחשבי-על במשמעות הפשוטה של מושג זה, אך הם מהווים תחליף מסוים למחשבי־על. הכוונה לרתימת הזמן הפנוי של אלפי מחשבים אישיים, במסגרת פרויקט של חישוב מבוזר קהילתי, לשם ביצוע משימות עתירות חישוב. דוגמה לכך היא המשימה של חיפוש מספרים ראשוניים ענקיים. עד לשנת 1996 התגלו מספרים כאלה על ידי מחשבי־על (בעיקר מתוצרת CDC או Cray), והחל משנה זו התגלו מספרים כאלה על ידי מחשבי פנטיום ביתיים שהופעלו באלפיהם באמצעות האינטרנט.
דוגמה נוספת למחשוב על מבוסס שיתוף אינטרנטי הוא פרויקט Seti@home שבאמצעות עשרות אלפי משתמשים בו זמניים מפענח קרינת רדיו אסטרונומית בניסיון למצוא תבניות תבוניות.
מחשבים מרכזיים מול מחשבי-על
מחשבים מרכזיים גדולים מתאפיינים אף הם בעוצמת חישוב גבוהה, ולמעשה קודם ליצירתם של מחשבי-על מובהקים שימשו מחשבים מרכזיים מהירים במיוחד למשימות שמאוחר יותר ניתנו למחשבי-על. לפיכך ההבחנה בין מחשבי-על ובין מחשבים מרכזיים אינה פשטנית, אך כללית ניתן לומר שמחשבי-על מתמקדים בפתרון בעיות המוגבלות במהירות החישוב של המחשב בעוד שמחשבים מרכזיים מתמקדים בפתרון בעיות המוגבלות בקצב פעולות הקריאה/כתיבה ואמינות. עקב כך:
התכנות למחשבי-על חייב להתחשב בסביבה מרובת מעבדים ולכן הוא מסובך ודורש תוכנה ייחודית. לעומת זאת קיומם של מעבדים מקבילים מעטים במחשב מרכזי, נסתר מעיני המתכנת.
מחשבי-על מוכוונים לביצועים אופטימליים עבור חישובים מסובכים המתבצעים בעיקר בזיכרון המחשב בעוד שמחשבים מרכזיים מוכוונים לביצועים אופטימליים של חישובים פשוטים הכוללים כמויות עצומות של מידע חיצוני המאוחזר ממסדי נתונים.
מחשבי-על משרתים בעיקר צרכים של אנשי מדע וצבא, בעוד שמחשבים מרכזיים נועדו לשרת צרכים של חברות מסחריות ומוסדות ציבוריים. מטלות כדוגמת חיזוי מזג האוויר, ניתוח מבנה חלבונים ומימוש תמונות דיגיטליות מתאימות ליישום במחשבי-על בעוד שסליקה של כרטיסי אשראי, חישוב שכר, ניהול חשבונות בנקים והכנת פוליסות ביטוח הן מטלות המותאמות למחשבים מרכזיים.
מחשבי-על מפעילים לעיתים קרובות משימות הסובלות הפסקה (לדוגמה חיזוי של ההתחממות העולמית ומחקר אקדמי). על מחשבים מרכזיים מופעלים שירותים שאינם יכולים לשאת הפסקות והם עובדים לעיתים שנים ברציפות לדוגמה: קניית כרטיסי טיסה ועיבוד פעילות בכרטיס אשראי.
לעיתים קרובות נבנים מחשבי-על המוכוונים למטרה אחת או מטרות אחדות בלבד. עקב כך, רוב מחשבי-העל הם תכנון חד-פעמי, בעוד שמחשבים מרכזיים הם לרוב סדרה של דגמים השונים רק בעוצמה, בגודל הזיכרון ובקיבולת החיבור לציוד חיצוני.
מחשבים מרכזיים שומרים בקפדנות על ההשקעה בתוכנה ישנה בנוסף לתמיכה בתוכנות חדשות. במחשבי-העל אין תמיכה בתאימות לדגמים ישנים מכיוון שתמיכה כזו באה בדרך כלל על חשבון הביצועים.
במחשבים מרכזיים יש בדרך כלל כמה מעבדי שירות המסייעים למעבדים המרכזיים בבצוע פעולות כדוגמת, הצפנה, ניהול קלט/פלט, ניהול זיכרון, סינכרון בין מחשבים ועוד. לכן מספר המעבדים במחשבים מרכזיים הוא למעשה גבוה מהמספר שבו נוקבים בדרך כלל. בתכנון של מחשבי-על לא נעשה שימוש בכמות כזו של מעבדי סיוע שכן הם אינם מוסיפים לעוצמת החישוב הגולמית.
מחשבי על בישראל
מכיוון שישראל אינה חתומה על האמנה למניעת הפצת נשק גרעיני, במשך שנים רבות הטילה ארצות הברית הגבלות קשות על יצוא מחשבי-על לישראל, מחשש שאלה ישמשו לפיתוח נשק גרעיני.
במסגרת צה"ל פועלים מספר מחשבים עתירי עיבוד, שנרכשו בכספי הסיוע האמריקאי ופעילותם מפוקחת על ידי נציגי ארצות הברית.
במסגרת מחב"א, מרכז החישוב הבינאוניברסיטאי, פעלה יחידה לחישובים עתירי עיבוד, שהפעילה מחשבי־על אחדים לשימושם של החוקרים בישראל.
ברשימת טופ500 מחשבי־על המהירים ביותר לשנת 2005 הופיעו תשעה מחשבים הנמצאים בישראל, כולם בתעשיית המוליכים למחצה. בשנת 2007 לא הופיעו ברשימה זו מחשבי־על בישראל. בשנת 2009 הופיע מחשב אחד, תוצרת IBM, ובשנת 2011 הופיעו שלושה מחשבים מתוצרת IBM.
ביולי 2023 נמסר כי ישראל תשתתף בפרויקט רשת מחשבי העל של האיחוד האירופי, במסגרת המיזם "אירופה דיגיטלית" של האיחוד.
בנובמבר 2023 החל לפעול בישראל מחשב-העל Israel-1 של חברת אנבידיה, שייתן שירות לחוקרי אנבידיה וללקוחות חיצוניים בנושא בינה מלאכותית.
ראו גם
IBM Coupling Facility
קישורים חיצוניים
רשימה של 500 מחשבי־על המהירים ביותר
היחידה לחישובים עתירי עיבוד
הערות שוליים
*
קטגוריה:סוגי מחשבים
| 2024-04-27T23:27:13
|
שפת מחשב
|
שפת מחשב היא שפה שבאמצעותה האדם נותן הנחיות פעולה למחשב. לכל שפת מחשב יש אוצר מילים משלה, בדומה למאפיין של השפה הטבעית. אך בניגוד לשפות טבעיות, לשפות מחשב יש לרוב מבנה נוקשה ומוגדרת בהן משמעות יחידה לכל ביטוי.
בשימוש הנפוץ במושג "שפת מחשב", לעיתים הכוונה היא לשפת תכנות או לשפת מכונה. במשמעות הרחבה יותר, מושג זה כולל בנוסף לשפות תכנות, גם שפות כגון HTML, XML או CSS, שאינן בגדר שפות תכנות, אף שהן שפות בעלות אוצר מילים המשמשות למתן הנחיות למחשב. ההבדל הוא שבשפת תכנות יש לוגיקה שבדרך כלל מתבטאת בקיומן של פקודות לבקרת זרימה, כגון פקודת if, או כלים אחרים ליצירת לוגיקה. כלים ליצירת לוגיקה אינם קיימים בשפת תגיות (markup language) כגון HTML ו-XML.
סוגים של שפות מחשב
ישנם מספר סוגים מובחנים או "משפחות" של שפות מחשב, לפי מטרותיהן:
שפות מכונה (machine languages): שפת מחשב בסיסית ביותר אשר אליה מותמרות בסופו של דבר, כל שפות המחשב האחרות לאחר הרצה של הקוד שלהן בשכבה נתונה.
שפות סף (assembly): שפת תכנות (ראו בהמשך) הקרובה ביותר לשפת מכונה.
שפות תפעול (operating languages): שפות המשמשות לתפעל ממחשב בממשק שורת פקודה, דרך קונסולת הפקודות של מערכת ההפעלה הנתונה (אם המערכת כוללת ממשק משתמש גרפי הרי שניתן להשתמש בשפה זו גם דרך "מדמה מסוף" – terminal emulator).
שפות תכנות (programming languages): כל שפת תכנות שאיננה מוגדרת כ"שפת סף". עם שפה זו מגדירים לרוב את ההתנהגות של תוכנה ובפרט של פרטי מבנה שלה (ראו בהמשך "שפות סימון ממשק").
שפות תשאול (querying languages): שפה המשמשת להגיש שאילתאות (בקשות מידע) מבסיס נתונים. אם לבסיס הנתונים המידע, ככלל הוא ישיב למשתמש את המידע כ"תשובה חיובית" לשאילתא.
שפות ביטויים רגולריים (Regex languages) שפות המשמשות ליצירת תבניות חיפוש (search pattern) המורכבות מביטויים רגולריים ותווי מטא. מטרת תבניות אלה היא להתאים (match) לסטרים מסוים של מידע (אוסף כללי של תווים). ניתן להשתמש בתבנית חיפוש באופן מלא או חלקי (במקרה של שימוש חלקי, נאחזר רק חלק מתוך ההתאמה, אבל רק בהתאם להתאמה המדויקת, זה נעשה למטרת נוחות).
שפות ייצוג אובייקטים (data serialization languages): שפות כמו JSON או YAML המשמשות לייצג מידע (לרוב בזוגות של תכונה-ערך). מידע מאוחזר לעיתים בשפות אלה לאחר שנוצר אוטומטית בהתאם לשאילתא שהוגשה אל בסיס הנתונים של תוכנה מסוימת.
שפות סימון ממשק (markup languages): שפות המשמשות לפיתוח קווי המתאר של ממשק ("סימון") חלקים אלה. דוגמאות לכך הן השפות HTML ו-שפת Wiki.
שפות עיצוב ממשק (stylesheet languages): שפות המשמשות לתת עיצוב גרפי לממשק – שאינו תמונה. דוגמה לכך היא שפת CSS.
שפות תיבנות (theming languages): מעין שילוב בין שפת סימון ממשק (markup) ושפת תכנות המשמשת ליצירת תבניות כלליות של חלקים ברורים (כגון סוגי עמודים או סוגים של דפי אינטרנט באתר אינטרנט).
שפות סימון רכיבי מסמך (markdown languages): שפות כגון השפה Markdown המשמשת לתבנת מסמך המיועד לקריאה ואינטראקציה מינימלית (לרוב מדובר על קובצי חוברת לתוכנות מסוימות).
ראו גם
שפת תכנות
מונחים בתוכנה
קישורים חיצוניים
*
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית אתר רשמי אינה מתאימה להוספה אוטומטית
קטגוריה:מונחים בתוכנה
| 2024-07-03T08:57:50
|
שפת תכנות
|
המונח שפת תכנות אוגד בתוכו מספר שפות מחשב שהן תמיד לוגיות, ומשמשות לבניית תוכנה. זאת להבדיל מסידור או עיצוב תוכנה – מה שנעשה עם שפות מחשב אחרות שאינן מוגדרות באופן מסורתי, כ"שפות תכנות", ואלה יהיו למשל שפות תגיות או שפות עיצוב.
בניסוח אחר, שפת תכנות היא אוסף של חוקים תחביריים (Syntax) וסמנטיים (Semantic) המגדירים שפה פורמלית. תוכנית הנכתבת בשפת תכנות מגדירה ביצוע תהליך אלגוריתמי. שפת התכנות קובעת את הכלים העומדים לרשות מחבר התוכנית כדי לבצע הגדרות כאלו.
נהוג (וכחלק ממחווה) שהדבר הראשון שלומדים לתכנת, כאשר לומדים שפת תיכנות חדשה, היא תוכנית שתדפיס כפלט על המסך את המסר "hello world".
מאפייני שפות התכנות
שפת תכנות מנסה להגשים בד בבד שלוש תכליות: ראשית, גישור בין התקן מתוכנת (לרוב, מחשב), ש"שפתו", הקרויה לעיתים שפת מכונה, מורכבת מרצפי סיביות, ואשר כל פקודה שבה מבצעת חישוב פשוט ביותר, לבין המתכנת המעדיף להגדיר את התהליך החישובי באורח מילולי, תוך הסתמכות על פקודות בסיסיות חזקות יותר מאלו המצויות בשפת מכונה. שנית, רמת ההפשטה הגבוהה יותר שמציעה שפת תכנות, מסייעת לתקשורת טובה בין מתכנתים. שלישית, שפת תכנות מסייעת למתכנת לארגן ולבטא את הגדרת התהליך החישובי, באופן הנתפס כרצוי על ידי מתכנן שפת התכנות.
השימוש בשפת תכנות לשם כתיבת תוכנית מחשב קרוי תכנות. שפות התכנות מציעות מבחר כלים המשמשים להגדרה נכונה של מטרת הקוד וארגונו, כגון מבני בקרה (לולאות, תנאים, מתגים וכדומה), פרוצדורות, עצמים, ומחלקות. זאת במטרה להקל ככל הניתן על עיצוב הקוד, התכנון, הכתיבה, הקריאה, התחזוקה, ההרחבה והשימוש העתידי שלו.
לכל שפת תכנות, בדומה לשפה טבעית, יש אוצר מילים משלה וכללי תחביר ייחודיים. בכל זאת, הדמיון בין שפות תכנות ושפות טבעיות הוא מוגבל, בעיקר בגלל הדרישה הקריטית לחד משמעיות משפות תכנות. אוצר המילים של שפת תכנות מצומצם ביותר, והוא נע בין עשרות בודדות למאות אחדות של מילים. לכל שפה ישנם כללי תחביר נוקשים שכל חריגה מהם עשויה להתפרש כשגיאה, או לגרום בעיות בהפעלת המערכת כולה. מאפייניה של שפת תכנות כוללים את הרכיבים הבאים:
נתונים ומבני נתונים, כגון סוגי המספרים שהשפה יודעת לטפל בהם, ומבנים מורכבים יותר המוכרים על ידי השפה, כגון מערכים, רשימות, מבנים, אובייקטים ופונקציות.
פקודות ומבני בקרה שהשפה יודעת לבצע – הצהרה על משתנים, פעולות אריתמטיות, לולאות וכדומה.
עקרונות העיצוב של השפה ותפישת העולם שמאחוריה, בין אלה ניתן למנות פרדיגמות כגון תכנות אימפרטיבי (הכולל תכנות מבני ורוב הגרסאות של תכנות מונחה עצמים) לעומת תכנות הצהרתי (כולל תכנות פונקציונלי, תכנות לוגי ותכנות אילוצים), תכנות גנרי ועוד. שפות רבות הן מרובות-פרדיגמות, למשל פייתון ו-#C.
מערכת הטיפוסים. שפות עשויות להיות בעלות טיפוסיות חזקה, חלשה, או לא קיימת (למשל ב-Pawn ו-Forth). בנוסף ניתן לשאול מתי מתבצעת הבדיקה של תקינות הטיפוסים – דינמית (בזמן ריצה) או סטטית (בזמן הידור). כן ניתן לשאול מי אחראי להצהיר על הטיפוס: המתכנת או המהדר.
שפות תכנות נוצרו על-מנת להגדיר פעולות של מחשבים, אבל הן יכולות לשמש גם על-מנת לתאר אלגוריתמים, בדומה לתרשימי זרימה, או להגדיר מבני נתונים (data structures) מורכבים. בכך מהוות שפות אלו גם צורת תקשורת. מתכנתים שואפים לשמור על הקוד שלהם קריא, כלומר פשוט להבנה על ידי אדם, כדי שיהיה קל לנפות ולתחזק אותו.
שפת תכנות נקראת שלמה טיורינג אם ניתן להשתמש בה לדימוי מכונת טיורינג. שפה שלמה-טיורינג מאפשרת לבצע כל חישוב שניתן לבצע באמצעות מחשב. מרבית שפות התכנות הן שלמות טיורינג, ולכן שקולות זו לזו מבחינת האלגוריתמים שביכולתן לממש, אם כי ישנם הבדלים במידת היעילות האפשרית למימוש, במידת הקריאות של התוכניות, וכדומה.
שפת התכנות הבסיסית ביותר, והקרובה ביותר לשפת מכונה, קרויה שפת סף או אסמבלי (Assembly). הוראות שפת הסף פועלות באופן ישיר על תאי הזיכרון של המחשב, האוגרים הפנימיים של המעבד והתקני הקלט/פלט של המחשב, ובפרטנות רבה. בצורתה הבסיסית של שפת הסף, כל הוראת אסמבלי יחידה שכותב המתכנת, מתורגמת להוראה אחת בשפת מכונה. מכאן, ששפת הסף נקבעת על פי המעבד עליו התוכנה אמורה להיות מופעלת, כאשר שפת הסף עשויה להיות שונה מאוד בין משפחת מעבדים אחת למשנתה, וניתן אף למצוא גם שינויים קלים בשפה בין מעבדים המשתייכים לאותה המשפחה.
מרבית שפות התכנות הן שפות עיליות, אשר מעניקות רמה גבוהה יחסית של הפשטת מאפייני פלטפורמת המטרה של התוכנה הנכתבת, ובכך פוטרות את המתכנת במידה רבה מהתייחסות לתשתית החומרה (ובפרט, המעבד) ותשתיות התוכנה שעל בסיסן תפעל התוכנה.
מעבר משפת תכנות לביצוע בתוכנית
שפת התכנות עצמה אינה מובנת ישירות על ידי המעבד, ולכן יש צורך בתיווך בין התוכנית הכתובה בשפת תכנות ובין המעבד, על מנת שיהיה ניתן להפעיל את התוכנה. מטרה זו ניתן להשיג באחת משלוש דרכים:
שימוש במהדרים (Compilers) שמקבלים את קוד המקור של התוכנה שכתוב בשפת התכנות ומתרגמים אותו אל קובץ שפת מכונה, שמוכן לביצוע על ידי המעבד. שפה כזו קרויה גם שפה סטטית. בשיטה זו מתקבלים על פי רוב הביצועים הטובים ביותר, אך על פי רוב קשה לנייד תוכניות הכתובות בשפות אלו בין מערכות שונות, ותהליך הפיתוח הוא הפחות ידידותי. דוגמאות לשפות בקטגוריה זו הן: פסקל, C, ++C וגם שפות הוותיקות כגון Cobol, ו-PL/I.
שימוש במפרשים (Interpreters), הקוראים את התוכנית בשפת תכנות, ומפרשים ומבצעים באופן מיידי את הכתוב בה שורה אחר שורה. שפה מסוג זה קרויה גם שפת תסריט (Scripting Programming Language). או שפה דינמית. שיטה זו ידידותית לפיתוח ונוחה יותר לביצוע שינויים וקלה יותר לניוד בין מערכות, אך מביאה על פי רוב לביצועים נחותים באופן משמעותי מהידור, כיוון שלפני ביצוע כל פעולה קיימת פעולת תרגום. דוגמאות לשפות בקטגוריה הזו הן: בייסיק, PHP, פייתון, Perl, Ruby, VBScript, C Shell, JavaScript.
עבודה בשיטת שפת ביניים, כלומר הידור אל שפת ביניים (דמוית שפת מכונה), ובזמן ריצה הידור (או פירוש) לשפת מכונה באמצעות "מכונה וירטואלית". שיטה זאת מאפשרת מזעור של התלות בסביבת ההפעלה של התוכנית, וכן מיטוב אלגוריתמים תוך כדי ריצה. הביצועים של שיטה זו זאת טובים מאלה של שפות מפורשות, אך ירודות לעומת שפות מקומפלות כמו C++, בשל השימוש בקוד מנוהל ומכונה וירטואלית. בשיטה זו משתמשות שפת Java שמהודרת ל-bytecode ומפורשת על ידי JVM, וכל שפות סביבת NET. (ביניהן #C), שמהודרות לשפת הביניים CIL.
יש שפות שלהן ניב שנועד למהדר וניב שנועד למפרש. כמו כן, ישנן שפות סינתטיות, שהפיתוח בהן נעשה במוד של פירוש, ולאחר סיום הפיתוח הן עוברות הידור לשפת מכונה.
ריבוי שפות התכנות
שמאל|ממוזער|250px|ספרי לימוד לשפות תכנות אחדות
במהלך השנים פותחו מאות שפות תכנות, שלכל אחת מהן יתרונות וחסרונות משלה, וכל אחת מהן מתאימה באופן מיטבי למשימות מסוימות. יש שפות קלות ללימוד, שנועדו לחובבים או למתחילים, ויש שפות מורכבות שנועדו למומחים. יש שמתאימות במיוחד לתוכניות מדעיות, ואחרות טובות יותר לפיתוח מערכות מידע. יש שנועדו ליצירת ממשקי משתמשים ויש שנועדו לכתוב אלגוריתם מופשט. יש שנועדו למחשב האישי ויש שנועדו במיוחד להרצה על שרתי אינטרנט. יש שנועדו למשימות בתחום מצומצם, ויש שנועדו לתת מענה לטווח רחב של משימות. לפיכך, קודם לתחילת כתיבתה של תוכנית חדשה, יש לבחור את שפת התכנות שבאמצעותה תיכתב התוכנית.
אחד היעדים של מעצביה של שפת תכנות חדשה, הוא שלא להיות תלויים במכונה מסוימת או במערכת הפעלה מסוימת, כך שניתן יהיה להעביר בקלות את התוכנית לכל סביבה רצויה. יעד זה נמצא בסתירה ליעד של יצרני מחשבים ומערכות הפעלה קנייניות, שלהם עניין לקשור את הלקוח דווקא למוצר שלהם. כתוצאה מכך נוצרות לשפת תכנות פופולרית גרסאות שונות. ניסיון לעצור את ההתפצלות הזו נעשה על ידי גופי תקינה, כגון ANSI או ISO, המגדירים גרסה תקנית של השפה.
הבחירה באיזו שפה להשתמש תלויה בטבע המשימה שיש לבצע, כישורי המתכנתים, הכלים המצויים, המערכת לה מיועדת התוכנה ולעיתים אף דרישות מצדו של הלקוח (צבא ארצות הברית, למשל, דרש לעיתים קרובות שהתוכניות שביקש יתוכנתו בשפת עדה). התפיסה המקובלת גורסת כי ככל ששפת תכנות קרובה יותר לשפת המכונה, כך היא קרובה יותר למערכת המסוימת עליה עובדים, יודעת לנצל יותר טוב את יתרונותיה והמבנה הייחודי שלה, וכן המתכנת יכול לשלוט בדיוק יתר על התהליכים ולהתאים אותם לצרכיו האישיים ולכן השימוש בשפה שכזו יניב מהירות רבה יותר. מסיבה זו, משתמשים לעיתים קרובות בשפת סף וב-C לתוכניות שבהן זמן הוא גורם מכריע, למשל מערכות הפעלה, מערכות זמן אמת, או שיש בהן צורך בנגיעה בפרטי מערכת מסוימים מאוד, למשל מערכות משובצות מחשב.
אך אליה וקוץ בה, התאמת התוכנית למערכת מסוימת תוך ניצול תכונותיה המסוימות והייחודיות משמעה שלא ניתן אחר-כך, או לפחות קשה, להעביר את התוכנית למערכת אחרת. בנוסף, בשל הסירבול ואי-הקריאות של שפות אלו, תחזוקת הקוד ושינויו בזמן מאוחר יותר הן מטלות מסובכות והסיכוי שתיווצר שגיאה גדול. לכן, לתכנות מערכות גדולות נוטים להשתמש בשפות עיליות כמו C++, Java, או #C. התכנות בשפות אלה עלול ליצור תוכניות איטיות יותר, אך הוא בטוח יותר, ברור יותר, אמין יותר וקל בהרבה לשינוי בזמן מאוחר יותר.
גרסאות, ניבים ותקן
שפת תכנות איננה סטטית – מתקיימת בה התפתחות בהתאם לחידושים במדעי המחשב ולצורכי המשתמשים. התפתחות זו מתבטאת ביצירת גרסה חדשה לשפת התכנות. בעת יצירת גרסה חדשה נשמרת בדרך כלל תאימות לאחור, כלומר תוכניות שהיו תקינות בגרסה הקודמת ממשיכות להיות תקינות גם בגרסה החדשה, אך לעיתים העברתה של תוכנית לגרסה החדשה מחייבת עריכת התאמות בה.
גם לגרסה מסוימת של שפת תכנות ייתכנו ניבים אחדים, כלומר וריאציות שונות של שפה זו אצל יצרני מהדרים שונים. לעיתים מתקיימים ניבים אחדים לשפה מסוימת אצל אותו יצרן (למשל במערכות הפעלה שונות שלו). ניבים יוצרים קושי מבחינת ניידות התוכנה – תוכנה שנכתבה בניב מסוים אינה עוברת הידור במחשב המשתמש בניב אחר. להתמודדות עם בעיה זו נהוג לקבוע תקן לשפה. גם כאשר התקן אינו מחייב, כתיבת תוכנית תוך היצמדות לתקן זה מבטיחה את ניידותה בין כל המהדרים התומכים בתקן.
דוגמה לתוכנית
התוכנית המופיעה להלן כתובה בשפת פייתון, והיא בודקת האם מספר שהועבר אליה הוא מספר ראשוני. התוכנית כוללת פונקציה שמקבלת כפרמטר מספר שלם ומחזירה את המחלק הגבוה ביותר שלו. גוף התוכנית מקבל קלט מהמשתמש ובודק האם המחלק הגבוה ביותר שלו הוא אחד. אם כן, זהו מספר ראשוני. אם לא, המספר איננו ראשוני. הטקסט האפור הוא הערות עבור הקורא, ואיננו חלק מהתוכנית.
from math import sqrt #מייבאים" פונקציה שתחשב שורש ריבועי של מספר"
def getHigherDivisor(num): # נגדיר פונקציה שמוצאת את המספר השלם הגדול ביותר המחלק ללא שארית
for d in range(round(sqrt(num)),0,-1): # עבור כל המספרים מהשורש עד 1, נבדוק את השארית בחלוקה
if num % d == 0: # אם השארית (%) היא 0, סימן שמצאנו את המחלק הגבוה ביותר
return d # אנו "מחזירים" את המחלק אל התוכנית הראשית
':זהו גוף התוכנית'
num = int(input("Enter positive integer:")) # פקודה זו מקבלת את הקלט מהמשתמש אל תוך משתנה
if num < 1: # בדיקת שגיאות: הקלט חייב להיות מספר הגדול מאפס
print("The number should be positive")
higherDivisor = getHigherDivisor(num) # בדוק מהו המחלק הגבוה ביותר של המספר שהתקבל כקלט
if higherDivisor == 1: # אם המחלק הגבוה ביותר הוא 1, המספר ראשוני
print(num, " is a prime number.")
else: # אחרת, המספר איננו ראשוני
print(num, " is not a prime number.")
print(num, "=", higherDivisor, "x", num/higherDivisor)
התפתחותן של שפות התכנות
מרכז|ממוזער|700px|התפתחות שפות תכנות. במלבן מעוגל מופיעות שפות מונחות עצמים
צעד ראשון להתנתקות מהכורח לכתוב תוכניות בשפת מכונה נעשה עם יצירת האסמבלי. מרבית שפות התכנות הן שפות עיליות, שבהן לפקודות דמיון מסוים לשפה טבעית. כל פקודה בשפה עילית מתורגמת על ידי המהדר לסדרה ארוכה של פקודות בשפת מכונה. בשפת אסמבלי, לעומתן, כל פקודת אסמבלי מתורגמת לפקודה אחת בשפת מכונה (אך למען נוחות הקריאה, לעיתים מתאימות לפקודת מכונה אחת פקודות אסמבלר שונות, המייצגות פונקציות שונות של אותה פקודת מכונה).
בתחילת שנות ה-50 נעשו צעדים ראשונים ביצירת מהדרים, כלומר כלים שיאפשרו כתיבת תוכניות בשפה קרובה יותר לשפת אנוש. בשנת 1952 יצרה גרייס הופר את המהדר הראשון, שנקרא A. בשנת 1953 החל צוות בראשותו של ג'ון באקוס מחברת IBM לפתח את שפת FORTRAN, וצעד זה הושלם בשנת 1957. FORTRAN (ושפת ALGOL שפותחה בעקבותיה בשנת 1958) התאימו במיוחד למשימות מדעיות (שהן תוכניות בתחומי הפיזיקה, המתמטיקה וכדומה) אך התאימו פחות למשימות של עיבוד נתונים. למטרה זו באה לעולם בשנת 1960 שפת COBOL, השונה מ-FORTRAN במידה רבה, ובעלת תחביר המזכיר את השפה האנגלית. היוזמה לפיתוח COBOL באה ממשרד ההגנה האמריקני, ובפרויקט השתתפו נציגים של הממשל האמריקני ויצרני המחשבים. שתי שפות אלה, FORTRAN ו-COBOL, זכו לתפוצה רחבה, והן בשימוש עד עצם היום הזה.
בתחילת שנות ה-60 פותחה שפת LISP, על ידי ג'ון מקארתי מאוניברסיטת MIT. שפה זו יעילה במיוחד בטיפול בטקסטים הכתובים בשפת אנוש, ולכן זכתה להצלחה בקרב חוקרי בינה מלאכותית. מספר שנים לאחר מכן פיתחה חברת IBM את שפת PL/I, שנועדה לשלב את התכונות של FORTRAN ו-COBOL גם יחד, כך שתתאים למשימות תכנות עסקיות ומדעיות כאחד. השפה שפותחה הגשימה יעד זה, וכללה מאפיינים נוספים שנבעו מהניסיון שנצבר בפיתוח שפות תכנות, אך לא זכתה להצלחה שלה זכו שתי קודמותיה. אחד מהפרויקטים הראשונים שפותחו בשפת PL/I הוא מערכת ההפעלה Multics. שפת PL/I נלמדה באוניברסיטאות בישראל (אלה שהעמידו מחשב IBM לרשות תלמידיהן) עד אמצע שנות ה-80. PL/I לא נחשבת לשפה מוצלחת, והלקח שנלמד מהשפה היא שהעמסת פיצ'רים בלבד איננה ערובה להצלחה של שפת תכנות; בעת תכנון השפה ההחלטות החשובות ביותר הן אילו פיצ'רים מוטב להותיר מחוץ לשפה, על מנת ליצור שפה עקבית וקלה ללמידה ופיתוח.
בשנות השישים פיתח קנת' אייברסון את שפת התכנות APL, זאת בחברת IBM. השפה איפשרה ביצוע פעולות מתמטיות מורכבות (כגון מתמטיקה של וקטורים, מטריצות ומספרים מרוכבים) על ידי אופרטורים יחידים. לצורך תכנות בשפה זו נדרשה מקלדת מותאמת שאיפשרה הקשת האופרטורים הייחודיים של השפה.
בסוף שנות ה-60 פיתח סימור פאפרט את שפת לוגו (LOGO). שפה זו התפתחה משפת LISP, אך התחביר שלה פשוט יותר, כך שתתאים לשימושם של ילדים. שפת BASIC, שפותחה באמצע שנות ה-60 בקולג' דרטמות, נועדה במיוחד לשימושם של תלמידים הכותבים תוכניות באמצעות מסופים. בסוף שנות ה-70 זכתה שפה זו להצלחה רבה על ראשוני המחשבים האישיים, והפכה לכלי פיתוח מקובל למחשבים אישיים.
בשנת 1968 התפרסם מאמרו של א. וו. דייקסטרה, שיצר תפנית בתחביר של שפות תכנות, בהסבו את תשומת הלב לקושי שגורם השימוש בפקודת goto לקריאותן של תוכניות. בעקבות מאמר זה נוצר התכנות המובנה, שבו יש מבני בקרה המאפשרים קריאות גבוהה. שפות קיימות, כגון PL/I, הורחבו כך שיטפלו גם במבני בקרה אלה.
בשנות ה-70 פותחה שפת Prolog, שהיא השפה המובילה בתחום של תכנות לוגי, שבו מתמקדות התוכניות ביחסים בין עצמים. שפה זו משמשת לפיתוח תוכנה בתחומים של לוגיקה מתמטית ובינה מלאכותית: פתרון בעיות מופשטות, פתרון משוואות, הבנת שפות טבעיות וכדומה.
בתחילת שנות ה-70 יצר ניקלאוס וירת, במטרה להקל על לימוד תכנות את שפת Pascal, שמימשה היטב את העקרונות של התכנות המובנה, וזכתה לפופולריות רבה באוניברסיטאות. גרסה מסחרית שלה, Turbo Pascal של חברת בורלנד, זכתה להצלחה רבה ככלי לפיתוח תוכנה למחשבים אישיים. השפה נחשבת קלה יחסית ללמידה, אך יש לה חסרונות הנוגעים ליכולת לכתוב באמצעותה מערכות-תוכנה בקנה מידה גדול. זמן מה לאחר מכן פיתח דניס ריצ'י ממעבדות בל את שפת C, והשתמש בה לפיתוח מערכת ההפעלה UNIX. שפה זו פופולרית לתכנות מערכות הפעלה ולפיתוח יישומים והפכה לשפת תכנות נפוצה ביותר. שפה זו השפיעה רבות על פיתוחן של שפות תכנות אחדות, שהבולטת בהן היא C++.
בשפת הסימולציה Simula 67, המתבססת על ALGOL, מומשו לראשונה רעיונות של תכנות מונחה עצמים, פרדיגמה שהבשילה בשפת Smalltalk, שפותחה בשנות ה־70 במעבדות זירוקס פארק. לתפוצה רחבה זכתה מתודולוגיה זו החל משנות ה־90, תחילה בשפת התכנות C++ (שפותחה בשנות ה-80), ולאחריה בשפת Java.
שפת פייתון נוצרה על ידי גואידו ואן רוסום בתחילת שנות התשעים, פייתון פותחה מתוך רצון להגיע לשפה פשוטה ומובנת, נוחה לקריאה וקלה לתחזוקה. שפת רובי נוצרה בשנת 1993 בידי יוקיהירו מאטסומוטו שניסה ליצור שפה חדשה שתאזן בין תכנות פונקציונלי ותכנות אימפרטיבי. מאטסומוטו אמר "רציתי שפת סקריפטים עם יותר כוח מפרל ויותר מונחת עצמים מפייתון". בתקופה זו פיתחה חברת מיקרוסופט את שפת Visual Basic שהייתה מבוססת על בייסיק ופסקל. שפה זו שהכניסה לשימוש את התכנות החזותי הייתה ידידותית ונוחה לפיתוח והפכה להיות פופולרית מאוד.
במקביל לפיתוח שפות אלו חברת סאן מיקרוסיסטמס פיתחה את שפת Java, בין השנים 1991 ל-1995. מפתחי השפה הקפידו שלשפה זו לא יהיו ניבים, כך שתוכנית שנכתבה באמצעותה תוכל להתבצע על כל מחשב התומך בשפה, אפילו ללא צורך בהידור נפרד. לתכונה זו חשיבות מיוחדת בסביבת האינטרנט, שבה תוכנה הנשלחת לדפדפן עשויה להתבצע על מחשבים מדגמים שונים.
בשנת 2000 פותחה השפה #C על ידי צוות מחברת מיקרוסופט שבראשו עמד אנדרס הלסברג. שפה זו נבנתה עבור תפיסת .NET אשר ראתה אור בשנת 2002. שפה זו מבוססת על השפות Java ו-++C, ועוצבה במטרה ליצור שפה מונחית-עצמים פשוטה, מודרנית וכללית.
כאנטיתזה למורכבותן ועושרן ההולכים וגדלים של שפות התכנות, יצר אורבן מולר, בערך בשנת 1993, את שפת התכנות BF, שבה שמונה פקודות פשוטות בלבד, והיא למעשה מימוש של מכונת טיורינג.
רשת האינטרנט נתנה דחיפה לפיתוחן של שפות תכנות אחדות:
שפות לפיתוח יישומי אינטרנט בצד הלקוח. השפה העיקרית בקטגוריה זו היא JavaScript, שפותחה על ידי חברת Netscape Communications כשפת תסריט שהדפדפן פועל כמפרש שלה. שפה זו העניקה לדפדפן את היכולת לעבור מהצגה סטטית של מידע להצגת דפים דינמיים. התקן לשפה זו קרוי EMCAScript. שפה שהותאמה על ידי חברת מיקרוסופט למטרה זו היא VBScript, שהיא וריאציה פשוטה של Visual Basic.
שפות לפיתוח יישומי אינטרנט בצד השרת, ובהן PHP, שהיא השפה שבה כתובה התוכנה המשרתת את ויקיפדיה, למשל.
שפת תכנות אזוטרית
שפת תכנות אזוטרית (Esoteric programming language, לפעמים מקוצר ל-esolang) היא שפת תכנות שנועדה לבחון את גבולות עיצוב שפת תכנות המחשב, כהוכחה לתפיסה, כאומנות תוכנה, כממשק פריצה לשפה אחרת (במיוחד שפות תכנות פונקציונליות או שפות תכנות פרוצדורליות), או כבדיחה. השימוש בשפות ה-esolang נבדל משפות תכנות בהן מפתחים משתמשים לכתיבת תוכנה. אלו שפות תיכנות לכל דבר, עם כללים, דקדוק, ולעיתים תווים ומילים שמורות, אך כיוון שהתחביר הוא לרוב מינימילי, התכנות בהן לעיתים מאוד ארוך ו/או מסובך. השפה האיזוטרית הראשונה היא INTERCAL שנוצרה בשנת 1972, ומאז שפות אלו מתפתחות במקביל להתפתחות השפות המקובלות, אך נעשות יותר ויותר לא קונבנציונליות.
רשימה קצרה לשפות אלו:
BrainF**k
WhiteSpace
chef
Shakespeare
Ook
LOLCODE
logo
מבנה של שפת תכנות קלאסית
רוב שפות התכנות יורכבו מהמרכיבים הבאים:
הצהרות
הצהרות הן הוראות כלליות לתוכנה, כך למשל אפשר להצהיר על מיקומה של פונקציה בקובץ מסוים. ואפשר להצהיר על דרך פעולתה של התוכנה, או על סוגי טיפוסים של משתנים.
הכרזות
הכרזות הן הוראות ליצירת קבועים ומשתנים בפועל. בניגוד להצהרה, הכרזה יוצרת בפועל עותק של קבוע או משתנה בזיכרון.
טיפוסים
הטיפוסים הם הסוגים המיוחדים של קבועים ומשתנים. ישנם טיפוסי מערכת וישנם טיפוסי משתמש שאפשר להגדיר בתוכנה. טיפוסי המשתמש יוגדרו כקבוצה של טיפוסי מערכת (אפשרי מכמה סוגים) שקיימים באופן מובנה בשפה.
קבועים
הקבועים הם שטחים בזיכרון שמוגדרים בשם, מסוג של כל טיפוס, שערכם קבוע ואינו יכול להשתנות במהלך הרצת התוכנה. למשל PI הוא קבוע. השימוש בקבועים נועד להקל על ייצוג של מספרים ארוכים ידועים ונועד לרכז ערכים.
משתנים
משתנים הם כשמם, שטחים בזיכרון שמוגדרים בשם ומכילים ערך בר שינוי, שהתוכנה אמורה לשנות במהלך הרצתה. ישנם טיפוסי מערכת של המשתנים. (טיפוסי המשתנים הנפוצים הם: מספר (באורכים שונים), נקודה צפה, בוליאני (כן ולא), אלפאנומרי (כל תו, משמש למחרוזות) ומצביע. בשפות מתקדמות יש גם משתנים מסוג מטבע, תאריך, אובייקט, אוספים) וישנם גם מבנים מורכבים של משתנים, הכוללים מערכים ומבנים. לפני השימוש במשתנה יש להכריז עליו.
מילים שמורות
לכל שפה יש סדרה של מילים בעלות משמעות לזיהוי ההוראות המוכרות לשפה. כך למשל ל-include בשפת C יש משמעות שקובץ מקודד מסוים יהיה נכלל בתוכנה. בחלק מהשפות אלה הן מילים שמורות, כלומר אסור להשתמש בהן כשמות של משתנים, ובאחרות אין הגבלה כזו.
אופרטורים
בכל שפה קיימת קבוצה של אופרטורים, שהם פונקציות בינאריות המיוצגים בדרך כלל באמצעות תו או מילה המופיע בין שני המשתנים (האופרנדים) שעליהם פועל האופרטור. חלק מהאופרטורים שווים בכל שפות התכנות, וחלקם משתנים משפה לשפה. ישנן שפות בהן ניתן להוסיף או לשנות אופרטורים, במיוחד בהקשר של מחלקות חדשות.
מבני בקרה
מבני הבקרה הם פקודות המשמשות לבקרת הזרימה של התוכנית. בין מבני הבקרה אפשר לציין תנאים ולולאות. בתנאי אפשר לקבוע שקטע קוד יתקיים רק במקרה מסוים, בלולאה אפשר להורות למחשב לבצע קטע קוד מספר מסוים של פעמים, או רק כאשר תנאי מסוים מתבצע או לא מתבצע.
שגרות
שגרה או פרוצדורה היא מקטע קוד שלם, שמבצע תהליך תכנותי, ושיש לו משמעות משלו. יש שפות שאין בהן הבחנה ברורה בין שגרה לבין פונקציה. כדי להפעיל את השגרה יש לקרוא לה באמצעות כתיבת שמה.
פונקציות
פונקציה היא מקטע קוד שלם, שמקבל פרמטרים מבצע תהליך ומחזיר ערך כל שהוא. כדי להפעיל את הפונקציה יש לקרוא לה באמצעות כתיבת שמה. אם קוראים לפונקציה מתוך עצמה מתקבלת רקורסיה.
שפות תכנות חזותיות
המעבר לממשק משתמש גרפי, ובפרט הפיכתה של מערכת ההפעלה Windows לדומיננטית, יצר מגמה הולכת ומתפשטת להעניק לשפות התכנות ייצוג חזותי, שהחלה בסביבות פיתוח דוגמת ויז'ואל סטודיו, Asymetrix ToolBook, פאואר בילדר, אובג'קט ויז'ין (ObjectVision) ודלפי, ומחוללי יישומים כדוגמת Oracle JDeveloper ו-אקסס. התכנות החזותי מקצר את תהליך הפיתוח, מקל על תחזוקת התוכנה, ופותח את עולם התכנות לשכבה נוספת של אוכלוסייה, שהייתה מתקשה לפתח בשפות כדוגמת שפת C.
בתכנות תווי רגיל יש לכתוב את הוראות התכנות באופן מילולי, לרוב בשפה דמוית אנגלית, שורה לאחר שורה, ואת התוצאה ניתן לראות בזמן ריצה רק לאחר הידור התוכנית. בתכנות חזותי, הקוד התכנותי מיוצג באמצעות ציור של סמלים גרפיים שונים על טפסים, ומחולל אותו, ולכן הוא יותר אינטואיטיבי ופשוט. כך למשל ב־VB ושפות דומות נוספות מודולי תוכנה הקרויים פקדים, והם למעשה מחלקות תכנותיות, מיוצגים באמצעות צלמיות. ציורם על גבי משטח הטופס באמצעות עכבר, מקביל לפעולת הכרזה של משתנה, ומאפשר להשתמש בשיטות, במאפיינים ובאירועים הקיימים בקטעי תוכנה אלו. באמצעות פעולות העכבר ניתן אף ליצור שגרות לוכדי אירועים שמתייחסים לפקדים אלו. התכונות והאירועים של הפקד מתקבלים בגיליון טבלאי שמאפשר לסקור אותם ולשנותם, חלק מהתכונות כמו צבעים, גופנים, תמונות, וצורת סמן עכבר ניתן לשנות מתוך תיבות דיאלוג, שלעיתים יש בהן המחשה של מראה התכונות כפי שיראו בזמן ריצה.
ניתן למקם פקדים בטופס באמצעות גרירת עכבר. לעיתים ניתן ליצור הקשר פונקציונלי תכנותי בין שני פקדים, באמצעות גרירת ייצוג גרפי של פקד והשלכתו על פקד שני. צורת התכנות הזו מאפשרת התמצאות טובה בתוכנה, מפני שניתן לסקור במהירות את רכיבי התוכנה. ניתן לנווט בקלות מפקד אל הסקריפט התכנותי שלו. כמו כן, ניתן לראות פריסה של תכונותיהם והאופציות הקיימות בכל תכונה ואף כל הפונקציות השייכות להם, כל זאת בזמן התכנות עצמו, בניגוד לתכנות רגיל שבו צריך להדר את התוכנית כדי לראות את התוצאה הסופית.
בשפות התכנות החזותיות, ציור הפקדים על הטופס, הגדרת מאפיינים ודרך פעילות של הפקדים באמצעות בחירת ערכים מתיבות משולבות, יוצר את הקוד המתאים לטיפול בממשק המשתמש ובפונקציונליות כללית של התוכנה. בשפות אלו גם העורכים הטקסטואליים עצמם תומכים בייצוג החזותי הזה, ונותנים רשימה של ערכים אפשריים תלויי הקשר בזמן כתיבת הקוד, שמקלים על איות הנכון ללא שגיאות ועל בחירה מדויקת של הפונקציה הרצויה. הסביבה גם נותנת רשימות נפתחות של פונקציות ואירועים שקיימים במסגרת העבודה הנוכחית ואף תצוגות נוספות כמו תצוגת עץ היררכית שמקלה על הניווט בפונקציות שבתוכנה. עם זאת בדרך כלל בשפות אלו הדרך הישנה לא התבטלה, וניתן גם ליצור את הקוד בכתיבה טקסטואלית.
המשך המגמה הזו הוא ביצירת אשפים שבהם בוחרים ומגדירים תכונות רצויות לרכיב כלשהו בתוכנה. לאחר סיום הגדרת התכונות, האשפים יוצרים את הטפסים, יחד עם הפקדים והקוד הדרוש. אשפים אלו מקלים ומזרזים היבטים מסוימים של תכנות, אך אינם משנים משמעותית את אופי תהליך התכנות.
היבטים של מגמה זו השפיעו גם על השפות הטקסטואליות #C ו־Java, באמצעות עורכי טפסים ואשפים ליצירת קוד. ברוב מסדי הנתונים נכנסו דפוסים שונים לעיצוב חזותי ועבודה עם מסד הנתונים. אחד המפורסמים שבהם הוא QBE – שהיא שיטה לתכנון ויצירת שאילתות SQL באמצעות עבודה על הייצוג הגרפי שלהן באמצעות העכבר. ישנם כלים מיוחדים שמאפשרים לשרטט סכמה חזותית של ארכיטקטורת מסד הנתונים (ERD) שמומר לקוד ליצירת מסד נתונים.
ראו גם
שפת תכנות Low-level
שפת תכנות עילית
מונחים בתוכנה
תכנות מחשבים
תכנות חזותי
קישורים חיצוניים
Ninety Nine Bottles of Beer, מציג תוכנית אחת ב־1019 שפות תכנות.
עודד רגב, למה יש מגוון רחב כל-כך של שפות תכנות?, מתוך בלוג "המדריך המלא להייטקיסט המתחיל", 8 בספטמבר 2012
יוסי גיל, שפות תכנות, באתר הטכניון
codemonkey – הקוף והבננה, משחק תכנות המלמד את שפת התכנות.
הערות שוליים
*
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית אתר רשמי אינה מתאימה להוספה אוטומטית
תכנות
קטגוריה:ויקיפדיה - ערכים מומלצים לשעבר
קטגוריה:מונחים בתוכנה
| 2024-09-03T06:12:04
|
תכנות מונחה-עצמים
|
תכנות מונחה־עצמים או לעיתים תכנות מוכוון־עצמים (באנגלית: Object-Oriented Programming, או בקיצור OOP) הוא פרדיגמת תכנות המשתמשת ב"עצמים" (אובייקטים) לשם תכנות תוכניות מחשב.
בפרדיגמה זו שמאפייניה הן מודולריות, מדרגיות ואבסטרקציה (הפשטה), מרחב התוכנה הוא למעשה מרחב של אובייקטים תכנותיים בעלי יחסים היררכיים ביניהם. כל ישות תכנותית היא מחלקה/אובייקט בעלת מאפיינים ופעולות משלה הקיימת כיחידה סגורה ועצמאית. בשיטה זו קיימת הפרדה בין המימוש הפנימי לבין הממשק החיצוני של המחלקה, בדומה לצורת העיצוב של מכשירים רבים.
הפרדיגמה מספקת למתכנת מספר דרכים לארגן ולפשט את קידוד התוכנה באמצעות כימוס (יצירת עצמים של "קופסאות שחורות"), הורשה (עצם Y יורש מעצם X ונגזרות תכונות מעצם לעצם) ופולימורפיזם (רב צורתיות שבה ניתן לשנות חלק מהתכונות בעצם Y הנגזרות מהעצם הנורש X).
הפרדיגמה היוותה מהפכה בכתיבת תוכנה והחלה לשמש בפיתוח תוכנה החל מתחילת שנות ה־80 של המאה ה־20 ואילך, אך השימוש בפרדיגמה בשלמותה החל רק בשנות ה־90. רוב שפות התכנות המודרניות תומכות בתכנות מונחה־עצמים.
תכנות מונחה־עצמים הוא חלק מתפיסה (פרספציה) של פיתוח מונחה־עצמים, הכולל גם ניתוח מערכות מונחה־עצמים (OOA), עיצוב מונחה־עצמים (OOD) ובמידה חלקית גם מסדי נתונים מונחי־עצמים (Object-Oriented Databases).
רקע
הפרדיגמה של תכנות מונחה־עצמים צמחה מהתכנות הפרוצדורלי והמודולרי שבוסס על שגרות ופונקציות שפעלו על מבני נתונים חופשיים בכל מרחב התוכנה. השיטה הפרוצדורלית יצרה קושי רב, מכיוון שכל שינוי בהגדרת משתנים בתוכנית חייב שינוי בפונקציות שפעלו בכל מרחב התוכנה. היה קשה לאתר באג בתוכנה כיוון שהמשתנה יכול היה להשתנות בקטעי קוד רבים בתוכנה. והיה קשה למחזר קוד, בשל תלויות שלו במשתנים ופונקציות במרחב היישום כולו. ככל שהתוכנה הייתה גדולה ומורכבת הקושי הלך והתעצם, דבר שגרר איטיות ומורכבות בפיתוח ככל שהתקדם ותחזוקה רבה, וכך, בניגוד למחירי החומרה שכל הזמן ירדו, מחירי התכנות דווקא האמירו. לפיכך היה צורך לחפש מתודולוגיה חדשה שתפשט ותקל על עבודת התכנות.
אחד מהכיוונים לטיפול בבעיה היה ביסוס של פיתוח התוכנה על מודולות, כעין "קופסאות שחורות" שניתן להשתמש בהן שימוש משותף ולהעתיקן ליישומים נוספים, בבחינת שימוש חוזר (Reuse) של קוד, ובכך לקצר את תהליך פיתוח התוכנה (דבר שיושם למשל בקובצי DLL). בהסבר פשטני מאוד, תכנות מונחה־עצמים הוא תכנות שמבוסס על יצירת "קופסאות שחורות" בעלות חיים עצמאיים משל עצמן, שאינן תלויות בגורם חיצוני. כל דבר בפרדיגמה זו הוא אובייקט (וישנן שפות שבהן אף משתנים פרימיטיביים הם אובייקטים). מהתפיסה הזו התפתחה מתודולוגיה המחקה את העולם הממשי שקיימים בו עצמים ותתי־עצמים, שלהם יש תכונות ופעולות משל עצמם. כך, כל תוכנה היא בעצם אוסף היררכי של אובייקטים רבים, שמקושרים אחד עם השני לכדי מערכת גדולה ומתואמת.
כאשר הקוד מאורגן לפי אובייקטים המייצגים ישויות, הדבר מאפשר שימוש חוזר בתוכנה, לצד אפשרות טובה להרחיב את הקוד הקיים. כמו כן, ישנו מעבר טבעי יותר בין הניתוח, התכנון והמימוש. היתרונות של מתודולוגיה זו היא במידול של העולם התכנותי באופן שקרוב לעולם האמיתי, יכולת שליטה בנפחים גדולים של קוד, על ידי חלוקה של עצמים לפי קטגוריות ולתת מערכות, המסייעת למיון וסידור המידע הרב על ידי שיוך פעולות ומאפיינים לאובייקטים, כאשר מאפיינים בעלי משמעות לוגית דומה, יכולים לפעול בצורה אחרת בהתאם לאובייקט שאליו הם מתייחסים.
לדוגמה, התפיסה האנושית מחלקת את העולם לקטגוריות של דומם, צומח וחי, אשר כל אחת מהן מתחלקת שוב לקטגוריות משנה, למשפחות ותתי משפחות. התכונות והפעולות, אף שיש להן משמעות דומה, יכולות לפעול בצורות אחרות בקטגוריות השונות. למשל פעולת הנשימה, שהיא קליטת החמצן מהסביבה, מתבצעת באופן שונה אצל דג ואצל אריה, אף על פי שהיא דומה מבחינה לוגית: אצל הדג הפעולה מתבצעת על ידי קליטת חמצן מהמים באמצעות זימים, ואצל האריה על ידי קליטת החמצן מהאוויר באמצעות הריאות.
היסטוריה
הרעיון של עצמים ומופעים שלהם הופיע לראשונה בשנת 1963 בתוכנה בשם Sketchpad.
כמתודולוגיה לפיתוח תוכנה, מומש תכנות מונחה־עצמים לראשונה בשפת הסימולציה Simula 67, שנוצרה בשנות ה-60 של המאה ה-20 על ידי הנורווגים אולה־יוהאן דאל וקריסטן ניגארד. בשנת 2001 הוענק לשניים פרס טיורינג, בזכות תרומתם לפיתוחו של תכנות מונחה־עצמים. השפה מימשה למעשה סוג פרימיטיבי של סגור, שהוא תכונה של שפות תכנות המאפשרת התנהגות דומה לזאת של אובייקט.
פיתוח ושכלול של הרעיון נעשו בשפת Smalltalk, שפותחה בשנות ה-70 של המאה ה-20 בזירוקס פארק. שפה זו זכתה להכרה נרחבת ולעניין רב באקדמיה ובתעשייה, והייתה השפה הראשונה שניתן לכנותה "מונחית־עצמים".
בפיתוח תוכנה עסקית זכתה מתודולוגיה זו לתפוצה רחבה החל מסוף שנות ה־80 של המאה ה-20, תחילה ב־Smalltalk ולאחר מכן בשפות התכנות C++ וטורבו פסקל. שפת אייפל שהוכרזה ב־1985 הושפעה מהשפות פסקל, Simula, Ada, Z ושימשה השראה לשפות פופולריות כמו #C ,Java ,ו־Ruby.
שפות נוספות התומכות בתכנות מונחה־עצמים הן פייתון, Ruby ,Delphi ועוד רבות אחרות.
במסגרת יוזמת NET. של חברת מיקרוסופט פיתחה החברה שפה חדשה לתכנות מונחה־עצמים, #C, והשלימה יכולת זו שהייתה חלקית בגרסה שישית של שפת Visual Basic, בגרסה הקרויה Visual Basic .NET.
מהות הפרדיגמה וטרמינולוגיה
מרכיב בסיסי בתכנות מונחה־עצמים הוא המחלקה (Class). מחלקה היא מבנה מופשט בעל שדות (fields) המגדירים את המחלקה כלפי פנים, תכונות (Properties) המגדירות ומאפיינות את המחלקה כלפי חוץ, ושיטות (Methods) שהן פונקציות ייחודיות למחלקה, הפועלות על משתני המחלקה. בחלק משפות התכנות (בעיקר המודרניות כמו Java ו־#C) קיימים גם אירועים (Events), שהם הודעות השייכות למחלקה ומוזנקות בהקשרים שונים, למשל בתחילתו או בסיומו של הליך או כתגובה לקלט מהמשתמש.
על מנת להשתמש במחלקה, המתכנת יוצר מופעים שלה. כל מופע של מחלקה הוא עצם (Object או Instance). היחס בין המחלקה לבין המופע, הוא היחס בין הגדרת טיפוס (Type) לבין הכרזת משתנה מסוג טיפוס בפועל בזיכרון המחשב. כלומר, בעוד שהמחלקה מהווה תבנית ומגדירה את התכונות והפעולות השייכות לה, עצם הוא משתנה פעיל שטיפוסו הוא המחלקה ומכיל את המידע הזה בפועל - כל עצם מכיל את התכונות והפעולות שהוגדרו במחלקה ממנה נוצר. לדוגמה, למחלקה הקרויה "מכונית" יש תכונות: צבע, דגם, שנת יצור, ופעולות: התנעה, נסיעה, עצירה. כל מכונית מסוימת היא עצם במחלקה זו, ולכל תכונה ערך המתאים למכונית המסוימת, למשל מזדה לבנה מודל 2003.
בכל מחלקה קיימות שתי פונקציות שמופעלות באופן אוטומטי על המופעים שלה בעת יצירתם ובעת מחיקתם. בעת יצירת המופע תופעל פונקציית בנאי (Constructor), באמצעותה אפשר לאתחל את האובייקט, לעיתים באמצעות פרמטרים המועברים אליה. בעת הריסת האובייקט תופעל פונקציה הורסת (Destructor), באמצעותה אפשר למשל לשחרר זיכרון שהיה בשימוש על ידי העצם, או למחוק אובייקטים אחרים שכבר אין בהם צורך. בשפות המשתמשות במנגנון איסוף זבל (Garbage collection), כגון Java, ישנה פונקציה מקבילה אך היא נקראת רק בעת ההריסה הסופית של העצם על ידי המנגנון, ולכן תפקידיה שונים.
התכנות במתודולוגיה זו מצריך תכנון ומאמץ יתר מבשיטה הרגילה, מפני שצריך לנתח, להגדיר ולארגן מראש את המערכת כולה ולבנות את כל המודל שלה, שבו יוגדרו כל האובייקטים השונים, הפונקציונליות שלהם וההיררכיה שביניהם, כך שהמתכנת הופך להיות ארכיטקט וקבלן גם יחד. הכתיבה אינה אינטואיטיבית כמו בשפה פרוצדורלית מכיוון שאפילו כתיבת פונקציה פשוטה, כופה יצירת אובייקט שלם עם פונקציות בונות והורסות. מצד שני נוצרת תוכנה מאורגנת, ולמתכנת המשתמש באובייקטים או המנסה לתחזק אותם, הרבה יותר קל להתמצא, לפתח ולתחזק כאשר הוא מתבסס על קוד של תכנות מונחה־עצמים, בהשוואה לקוד פרוצדורלי, מפני שהוא מאורגן וממופה יותר, ושינוי קטן במקום אחד בתוכנה אמור להשפיע באופן מקומי על האובייקט שבו הוא התבצע השינוי, ולא על כל התוכנה כולה.
מאפיינים
אין הסכמה כללית לגבי סט מסוים של תכונות המגדירות מהו תכנות מונחה־עצמים, או מהי שפה מונחית־עצמים. חוקרים שונים מגדירים מאפיינים שונים, ושפות שונות תומכות במאפיינים שונים. כאשר כל מאפיין בנפרד מופיע גם בפרדיגמות תכנות אחרות:
הפשטת נתונים (Data Abstraction) הנעשית באמצעות כימוס (Encapsulation) והסתרת המידע (Information Hiding) - הסתרה של מימוש. הפשטת הנתונים מתממשת בשפה באמצעות הגדרות מופשטות של מבנה הנתונים במחלקה, שלאחר מכן יכולים להיות להם מופעים קונקרטיים כאובייקט.
כימוס (Encapsulation) - הסתרת המבנה הפנימי של המחלקה ממי שמשתמש בה.
היררכיה הגדרת יחסים היררכיים בין עצמים באמצעות:
ירושה (Inheritance) - ירושה של מימוש של מתודות או משתנים. מחלקה היורשת ממחלקה אחרת מעניקה לאובייקטים שלה גם את המימוש הפנימי של המחלקה האחרת. כאשר מדובר בירושה ציבורית (כמו ברוב שפות התכנות), היא מגיעה בד בבד עם הגדרה של המחלקה החדשה כתת־טיפוס של הראשונה.
פולימורפיזם של תת־טיפוסים (Subtyping) - טיפוס א' הוא תת־טיפוס של טיפוס ב' אם כל הממשק של ב' ממומש באובייקט א'. במקרה כזה, כל פעולה שניתן לבצע על אובייקט מטיפוס ב' ניתן לבצע גם על אובייקט מטיפוס א' - כולל העברה כפרמטר לפונקציות, או הפעלה של מתודות.
ריבוי ייצוגים או הפעלה דינמית (Multiple representations או Dynamic dispatch) - כאשר מבוצעת על אובייקט פעולה, האובייקט עצמו בוחר את המימוש שיבצע את הפעולה. זהו המאפיין העיקרי המבדיל בין אובייקטים לבין ADT - טיפוסי נתונים מופשטים.
מודולריות (Modularity) - חלוקת העצמים (האובייקטים) לפי נושא, הפרדה לתחומים שונים, וקיבוץ תכונות ושיטות ליחידות בעלות נושא או עניין אחד, אשר כל אחת מהן מהווה יחידה עצמאית וסגורה כמו בעולם הממשי.
רקורסיה פתוחה (Open recursion) או חיפוש דינמי (Dynamic lookup) של מתודות. קיים משתנה מיוחד (או מילה שמורה) בשם this, self או Me, המאפשר לגוף של מתודה לקרוא למתודה אחרת על אותו אובייקט. המזהה של המשתנה נכרך בזמן ריצה (Late binding) - מה שמאפשר למתודות של מחלקה אחת להפעיל מתודות שהוגדרו אחריה, במחלקה שירשה ממנה. ישנן שפות התומכות במנגנון מורחב יותר הנקרא Multi-methods.
מאפיינים נוספים הם: זהות (Identity) - דרך לבדוק האם שני אובייקטים הם בעצם אותו אובייקט, והימשכות (סריאליזציה) - שהיא היכולת לשמור על מצב העצם לאורך זמן, למשל לאחר כיבוי והדלקת המחשב.
הפשטת נתונים
בתכנות מונחה עצמים המתכנת יוצר מחלקות שמשמשות כעין "שחקנים" מופשטים, שיכולים לבצע עבודה, לדווח על מצבם ולתקשר עם אובייקטים אחרים. בשיטה זו ניתן לבצע הכללה של מקרים פרטיים. באמצעות שימוש בכימוס ניתן לבצע פולימורפיזם.
בדוגמה הבאה בשפת ג'אווה, נעשית הדגמה בהגדרה מופשטת מחלקת בעל חיים Animal, שיש לה את התכונות "מיקום", ו"מאגרי אנרגיה", ואת השיטות: "האם רעב", "לאכול", ו"לנוע".
public class Animal extends LivingThing
{
private Location loc;
private double energyReserves;
public boolean isHungry() {
return energyReserves < 2.5;
}
public void eat(Food food) {
// Consume food
energyReserves += food.getCalories();
}
public void moveTo(Location location) {
// Move to new location
this.loc = location;
}
}
באמצעות ההגדרה שלמעלה של חיה ניתן ליצור אובייקטים כמו חזיר ופרה ולקרוא להן באופן הבא:
thePig = new Animal();
theCow = new Animal();
if (thePig.isHungry()) {
thePig.eat(tableScraps);
}
if (theCow.isHungry()) {
theCow.eat(grass);
}
theCow.moveTo(theBarn);
בדוגמה לעיל, המחלקה Animal היא הפשטה במקום מין של חיה בפועל, LivingThing היא הפשטה נוספת (במקרה זה הכללה) של Animal. ניתן לראות שבאמצעות הגדרה מופשטת של הטיפוס הכללי ניתן לבצע הכללה, ולהשתמש בה למספר רב של פרטי חיות, במקום לכתוב קוד נפרד לכל בעל חיים, דבר שמאפשר ליצור ריכוז של קוד. בנוסף, הפשטה כזו יכולה להסיר את הצורך שמתכנת היישום יעסוק בסוג המזון של כל חיה, ולתת למשתמש לעסוק בנתונים אלו. אם יש מאפיינים נפרדים לכל בעל חיים, למשל פרה שנותנת חלב בזמן שהיא חיה, לעומת חזיר שנותן בשר רק במותו, ניתן לאפיין כל סוג בנפרד באמצעות פולימורפיזם של תת־טיפוס.
כימוס
המימוש הפנימי של אובייקט הוא באופן כללי מוסתר מחלקי קוד החיצוניים להגדרת האובייקט. רק המתודות של האובייקט עצמו (או לעיתים, של אובייקטים אחרים השייכים לאותה מחלקה) רשאיות לבצע פעולות על השדות שלו.
יצירת האובייקט כמודול סגור וכ"קופסה שחורה", בה כל המכניזם הפנימי עלום וכמוס מפני המשתמש, מאפשרת בקרה טובה על כל הפעילות עם האובייקט. כל הנתונים הפנימיים כמו גם פעולות פנימיות, המשמשים את העצם, אינם ידועים מחוץ לעצם (כלומר למתכנת המשתמש בו) ולכן מפתח האובייקט יכול לשנותם בחופשיות מבלי שיהיה צורך לשנות את התוכנות אשר משתמשות באובייקט. הדבר גם מאפשר להחליף בקלות ופשטות מנועי תכנות אשר פועלים מבחינה פנימית באופן שונה לגמרי, כל זמן שהם נותנים כלפי חוץ את אותם שיטות ומאפיינים. קשר מסוג זה בין עצמים קרוי צימוד רפוי (loose coupling), והוא מקל על יצירת תוכנית מודולרית, פשוטה להבנה וניווט, וקלה לתחזוקה. ניתן לתאר כלי רכב שמשתמש במנוע מסוים ויש לו מעט חיבורים סטנדרטיים, ללא כל גישה לפעילות הפנימית של המנוע. הסיכוי שהפעילות של כלי הרכב באמצעות המנוע לגרום לו לתקלה פנימית מתמעט, והאפשרות להחליף מנוע מטיפוס אחד במנוע עם ממשקים חיצוניים דומים אפשרי מאוד. בדוגמה ניתן לראות כלי רכב, שמשתמש במנוע, תיבת הילוכים ומשאבת דלק, כאשר כל אחד מהם הוא אובייקט כמוס, שלא ניתן לשנות את החלקים הפנימיים שלו אלא להשתמש בשיטות שהוא חושף.
class Vehicle
{
Engine engine = new Engine();
Gear gear = new Gear();
GasPump gasPump = new GasPump();
Handbrake handbrake = new Handbrake();
public void StartDriving(int gearNum)
{
engine.TurnOn();
gear.TransferGear(gearNum);
handbrake.SetStatus(false);
gasPump.FuelInject(20.55F);
}
}
טיפוסי נתונים מופשטים מאפשרים כימוס בצורה דומה לזאת של אובייקטים.
ישנן שפות תכנות מונחות־עצמים שאינן מאפשרות כימוס, או מאפשרות להפר אותו:
בגרסאות ישנות בשפת פייתון, אין דרך למנוע גישה אל כל שדה של כל אובייקט, וניתן רק לסמן שדות שאינם מיועדים לגישה כזאת על ידי מתן שם מתאים. עם זאת, בגרסאות חדשות ניתן להגדיר משתנה מחלקה בשם המתחיל בשני קווים תחתונים והוא ישמש כמשתנה פרטי.
בשפות ++C, ג'אווה, #C ודומותיהן ניתן להצהיר על שדות "ציבוריים", שניתנים לגישה מכל מקום.
בשפת ++C ניתן להצהיר על מחלקה "חברה" (Friend) או פונקציה חברה, הרשאית לגשת לכל שדה באובייקט, גם אם הוגדר כפרטי.
תכונת ההתבוננות־פנימה (Reflection) בשפת ג'אווה מאפשרת לגשת לכל שדה בכל אובייקט.
תת־טיפוסים
הטיפוס של אובייקט הוא הממשק שלו. כלומר, אוסף ההודעות שהוא יודע לקבל, או אוסף המתודות הציבוריות שלו. המבנה הפנימי של האובייקט אינו חלק מהטיפוס שלו, כיוון שאינו משפיע על אוסף הפעולות שניתן לבצע איתו.
אם אובייקט יכול לבצע קבוצה של פעולות, הוא שייך גם לכל טיפוס שדורש רק חלק מהפעולות האלה. היכולת להתעלם מחלק מהממשק של אובייקט מאפשר לכתוב קטע קוד יחיד המאפשר לבצע מניפולציה על מגוון רחב של אובייקטים, תוך שהוא דורש רק את הממשק המשותף שלהם. תכונה זו מנוצלת במיוחד בשפות בעלת טיפוסיות ברווז כגון פייתון, Ruby, ו־Smalltalk. ממשקים (Interface) בשפת ג'אווה ומחלקות אבסטרקטיות בשפת ++C מאפשרים גם הם להגדיר במפורש תתי־טיפוסים, בלי צורך לבצע ירושה (ראו בהמשך) של המימוש.
ישנן שפות שאינן מונחות־עצמים התומכות בתתי טיפוסים - למשל שפת ML המאפשרת להעביר לפונקציה רשומה כלשהי, כל עוד היא מכילה לפחות את השדות שהפונקציה דורשת - גם אם היא מכילה שדות נוספים, וגם אם לא.
תמיכה לתת־טיפוסים בשפה מסייעת בשימוש בפולימורפיזם.
ירושה
250px|ממוזער|שמאל|מחלקת רכב היא מחלקה כללית, המורישה למחלקות "רכב יבשתי", "כלי טיס" ו"כלי שיט" שבתורן מורישה למחלקות נוספות: עד שמגיעים למחלקות מכונית, אופנוע ומשאית. (ראו פירוט בערך)
אובייקטים המשתפים חלקים מהממשק שלהם, משתפים לעיתים קרובות גם התנהגות. ירושה מאפשרת לממש את ההתנהגות המשותפת הזאת פעם אחת. רוב השפות מונחות־העצמים משיגות את היכולת הזאת דרך מחלקות, שכל האובייקטים הנוצרים דרכן משתפים התנהגות - ודרך מנגנון שנקרא ירושה, המאפשר למחלקה אחת להרחיב מחלקה אחרת - להוסיף לה מימוש והתנהגות דרך מימושים של מתודות חדשות, הוספה של משתנים, ובמקרה הצורך ביצוע של דריסה של מתודות שהוגדרו במחלקה ממנה יורשים. (שפות אחרות משתמשות במנגנון שונה, הנקרא delegation).
ניתן להגדיר מחלקה חדשה על בסיס מחלקה קיימת. למחלקה החדשה ישנן כל התכונות והפעולות שירשה מהמחלקה שלפיה הוגדרה, ובנוסף ניתן להגדיר פעולות נוספות במחלקה החדשה, או לשנות פעולות שירשה. המחלקה המורישה קרויה מחלקת בסיס (base class), מחלקת־אב (parent) או מחלקת־על (superclass). המחלקה היורשת קרויה מחלקה נגזרת (derived class), בן (child) או תת־מחלקה (subclass).
דוגמה: על בסיס המחלקה "רכב" שהוא כלי שינוע, אפשר להגדיר את המחלקות: "רכב יבשתי", "כלי טיס" ו"כלי שיט" שכל אחד מהם נע בתווך שונה. מ"רכב יבשתי" אפשר להגדיר את המחלקה "רכב יבשתי לא ממונע" שממנו אפשר להגדיר את המחלקות: "אפריון", "אופניים" ו"כרכרה" שבכל אחד יש שינוי בצורת ההנעה והמטרה, ו"רכב יבשתי ממונע" שממנו אפשר להגדיר את המחלקות: "אופנוע", "משאית" ו"מכונית" אשר בכל אחת מהן יהיה שינוי בצורת הרכב, במנוע, בגלגלים ואף ביעוד הרכב. על בסיס המחלקה "מכונית" ניתן להגדיר מחלקה חדשה "מונית", ובה תכונות ופעולות נוספות: כמו "כובע" המונית, הפעלת והפסקת המונה.
הדוגמה המובהקת ביותר לרעיון ההורשה מופיעה במיון עולם הטבע. בשיטת המיון ההיררכי הנהוגה בתחום זה, מוגדרות מחלקות ברמות אחדות. בכל אחת מהרמות נקבעות תכונות מסוימות, וכל רמה יורשת את התכונות של הרמות שמעליה. כאשר אנו פוגשים עצם מסוים בעולם החי, למשל כלבה ששמה "לאסי", אנו לומדים על תכונותיו של העצם לפי המחלקה שאליה הוא משתייך.
ישנן שפות שבהן ניתן לרשת בו זמנית מכמה מחלקות בסיס, וליצור מחלקה שממזגת את התכונות של כמה מחלקות; ירושה כזאת עלולה ליצור בעיות במקרה של "ירושת יהלום", כלומר מקרה בו שתיים ממחלקות הבסיס יורשות מאותה מחלקה. בשל כך חלק מהשפות מגבילות את המנגנון לירושה ממחלקת בסיס אחת, ומימוש מספר ממשקים.
פולימורפיזם
250px|ממוזער|שמאל|אף שהדג, הצפרדע והאריה יורשים מבעלי חיים, צורת הנשימה שלהם שונה. הדג באמצעות זימים, הצפרדע באמצעות ריאות לא מפותחות ועור, והאריה באמצעות ריאות. באותו אופן ניתן לראות שינוי בפעולות אחרות של בעל החיים כמו אכילה, תנועה והתרבות.
התמיכה בפולימורפיזם נותנת למתכנת את היכולת לממש אלגוריתמים ומבני נתונים לשימוש כללי, ולגזור מהם צורות שימוש שונות בהתאם לעצמים ולנסיבות המשתנות. הפולימורפיזם מאפשר להגדיר מושגים כלליים, ולגזור מהם מקרים ספציפיים יותר. בנוסף, מאפשרת השפה להתייחס למושג בצורה מופשטת המאפשרת הכללה. התייחסות למושג בצורה מופשטת, מאפשרת להשתמש בקוד כללי, הפועל על סוגים רבים ושונים של מושגים דומים לו. למעשה, ניתן להשתמש בקוד המתאים לעצם בכל טיפוס המהווה מקרה פרטי של המושג הכללי.
למשל, אף שיש מרחק רב בין מנוע של מעבורת חלל לבין מנוע של מכסחת דשא, באמצעות קונספט זה שיש בו הפשטה מושגית (מנוע יוגדר כמכונה הממירה אנרגיה לעבודה מכנית), אפשר להתייחס אליהם ואל מגוון האפשרויות שביניהם (מנועים של מטוס קרב סילוני, מטוס נוסעים, מטוס קל, אוניה, טנק, משאית, מכונית, קטנוע ואף אופניים חשמליים), מתוך מחלקה תכנותית אחת, תוך ביצוע ירושה והתאמות לכל אחד מהמנועים על פי המאפיינים הייחודיים שלו. גישה זו שיוצאת מהאבסטרקט ומגיעה אל הקונקרטי ביותר, מונעת את הצורך לכתוב מחדש מחלקות נפרדות עבור כל אחד ואחד מטיפוסי המנועים השונים, והיישומים המעשיים של כל אחד ואחד מהם, ומסירה מהתכנות את הסרבול של כתיבה חוזרת ונשנית, ובכך הופכת אותו לריכוזי, ארגוני, יעיל ואלגנטי.
ריבוי ייצוגים
אובייקטים מחליטים בעצמם איזה קוד יורץ כאשר מבוצעת עליהם פעולה. שני אובייקטים המגיבים לאותה קבוצה של פעולות (כלומר בעלי ממשק משותף) עשויים להשתמש במימושים שונים לחלוטין, המתאימים לייצוג שלהם. מימושים אלה נקראים מתודות (שיטות). קריאה של פעולה לאובייקט - פעולה הנקראת "קריאה למתודה" או "שליחת הודעה" - עשויה לכלול חיפוש של שם הפעולה בזמן ריצה בטבלה המתאימה לאובייקט. תהליך זה נקרא Dynamic dispatch.
תהליך זה שונה מהמתרחש בטיפוסי נתונים מופשטים (ADT) הנתמכים גם על ידי שפות שאינן מונחות־עצמים, כגון שפת C. בטיפוסים אלה ישנו מימוש יחיד לפעולות על ערכי הטיפוס. להבדל זה ישנם הן יתרונות והן חסרונות.
מבנה דוגמת תוכנית מונחת עצמים
פרויקט1
מחלקה 1
הגדרת שדות ושיטות למחלקה 1
מחלקה 1א: יורשת ממחלקה 1
מחלקה 2
הגדרת שדות ושיטות למחלקה 2
מחלקה 3: מפעילה את מחלקה 2
ממשק 4
הגדרת שיטות לממשק 4
מחלקה 4א : מממשת ממשק 4
(וכולי)
מחלקת Program
פונקציה ראשית Main
אובייקט _1א מממש את מחלקה 1א
אובייקט _1א. הפעלת שיטה X
אובייקט _3 מממש את מחלקה 3
אובייקט _3.הפעלת שיטה Y
אובייקט _4 מממש את מחלקה 4
אובייקט _4.הפעלת שיטה Z
המתנה לבקשת סיום מהמשתמש
ראו גם
מונחים בתוכנה
תכנות מונחה אירועים
Unified Modeling Language
קישורים חיצוניים
קורס תכנות מונחה־עצמים בשפת Java שניתן באוניברסיטת תל אביב
ספר חינמי ללימוד #C ותכנות מונחה עצמים, ארז קלר
הערות שוליים
מונחה-עצמים
*
קטגוריה:מונחים בתוכנה
| 2024-04-24T08:59:39
|
פלוטו (פירושונים)
| 2022-03-26T23:11:38
|
|
UNIX
|
REDIRECT Unix
| 2007-09-17T16:32:06
|
שפת סף
|
שפת סף או אַסֶמבּלי (באנגלית: Assembly) היא שפת התכנות הבסיסית והקרובה ביותר לשפת מכונה.
בשפת הסף, בצורתה הבסיסית, קיימת התאמה בין ההוראות שכותב המתכנת ובין ההוראות המופקות מהן בשפת מכונה, כלומר, כל הוראה יחידה באסמבלי מתורגמת להוראה אחת או יותר בשפת מכונה. לכן, כמו שפת המכונה, גם שפת הסף פועלת באופן ישיר על תאי הזיכרון של המחשב, על האוגרים הפנימיים של המעבד ועל יציאות הקלט/פלט של המחשב, ובפרטנות רבה. כתוצאה מכך, לכל סדרת מעבדים יש שפת סף משלה, כתלות בסט הפקודות של המעבד.
ממוזער|Motorola 6800 Assembly Language
תכנות בשפת סף נחשב לקשה הרבה יותר מבשפות התכנות העיליות, בין היתר משום ששפת סף אינה אינטואיטיבית וקלה לקריאה כמו השפות העיליות. תכנות בשפת סף, במיוחד כזה הנחשב ליעיל, מחייב להכיר היטב את חומרת המחשב, בעוד שבשפות עיליות המהדר דואג להתאימן לחומרה. מעבר לכך, לשם ביצוע כל פעולה, ולו הפשוטה ביותר, עשויות להידרש הוראות שפת סף רבות. לדוגמה, כדי להציב במשתנה A את סכומם של המשתנים B ו־C, מספיקה בשפה עילית פקודה יחידה מצורה דומה ל־ A := B + C. באסמבלי, לעומת זאת, הפעולה תהיה ארוכה יותר, לדוגמה:
mov ax, B – העבר את הערך B אל אוגר ax
add ax, C – הוסף את הערך C לערך שנמצא באוגר ax
mov A, ax – העבר את הערך שנמצא באוגר ax אל הכתובת של המשתנה A
התכנות בשפת סף היה נפוץ למדי ואפילו דומיננטי, למרות הקושי שבו, עד לתחילת שנות ה־70 של המאה העשרים, וזאת בשל משאבי המחשב המוגבלים שעמדו לרשות המתכנתים ובשל היכולת ליצור קוד יעיל במהירות־הביצוע וחסכוני בזיכרון, יותר מקוד שנוצר בשפות עיליות. בעקבות השתכללות המהדרים של השפות העיליות, לא נותר עוד הבדל משמעותי שיצדיק את הטרחה שבכתיבה בשפת סף, והשימוש בה נדיר כיום. כיום היא משמשת בעיקר כותבי מערכות הפעלה, מפתחים של חלקי תוכנה שדרושים להם ביצועים מהירים במיוחד או תקשורת ישירה עם רכיבי חומרה (כמו מנהלי התקנים), וכן כותבי וירוסים מתוחכמים.
המהדר של שפת הסף, המתרגם את קובצי ההוראות לשפת מכונה, נקרא אסמבלר (Assembler).
בגלל ששפת סף תלויה בקוד המכונה שספציפי למערכות מחשוב שונות, כל שפת סף יכולה לשמש רק לארכיטקטורת מחשב מסוימת.
אסמבלי במעבדי 8086
הקדמה
נכון לשנת 2020, חלק גדול מהמעבדים בשוק מבוססים על סדרת 8086 של אינטל, וגם שפת הסף שלהם מבוססת על שפת הסף של המעבד אינטל 8086.
היות ששפת אסמבלי עוסקת בגישה ישירה לזיכרון ולהתקנים חיצוניים (באמצעות out ו־in), רצוי להכיר מספר עקרונות מנחים בסיסים:
ארכיטקטורת פון נוימן – על פי ארכיטקטורה זו, אשר פותחה על ידי מדען המחשב והמתמטיקאי ג'ון פון נוימן במאה ה־20, הנתונים וההוראות מאוחסנים באותו זיכרון. המחשב עצמו מחולק ל־4 רכיבים מרכזיים:
זיכרון – מכיל נתונים, כתובות, והוראות
מעבד – מקבל, מפרש ומריץ את ההוראות מהזיכרון
התקנים חיצוניים (I/O – Input/Output) – כגון מקלדת, עכבר, רמקול, מיקרופון או דיסק און קי.
אפיקי נתונים (Busses) – פסים אלו אחראים להעברת נתונים, הוראות, ופקודות בקרה בין המעבד, הזיכרון, וההתקנים החיצוניים. בעבר, רוחב של אפיק נתונים היה בגודל "מילה" (16 סיביות) או 32 סיביות ("מילה כפולה" – Double Word), אך במחשבים רבים היום הוא כבר 64 סיביות.
הגדרת סביבת עבודה
כתיבת הקוד בשפת סף מחולקת למספר שדות הנקראים מקטעים (segments). במקטע אשר מיועד ליצירת משתנים, יש ליצור משתנים. במקטע אשר נועד להגדרת , יש להגדיר מחסניות. במקטע אשר מיועד לכתיבת קוד, יש לכתוב קוד, וכן הלאה. המקטעים נקראים בשמות שונים בסביבות עבודה שונות. טקסט זה יכיל את 3 המקטעים העיקריים:
מקטע המידע – data segment, נקרא לעיתים DATASEG
מקטע המחסנית – stack segment
מקטע הקוד – Code Segment, אשר נקרא לעיתים CODESEG
אחת מסביבות העבודה הנוחות ביותר ללמידת שפת סף היא Emu8086 אשר פועלת במערכת ההפעלה Windows. סביבה זו היא בעצם אמולציה של המעבד הישן 8086 של אינטל (אשר פתח את סדרת מעבדי x86).
אוגרים
אוגרים (Registers) הם יחידות זיכרון של המעבד שבאמצעותן מתבצעות פעולות שונות. למעבד לוקח זמן מאוד קצר לגשת אליהם ולכן שימוש בהם הוא יעיל.
האוגרים בטבלה להלן נכונים לדור הבסיסי של מעבד 8086 – כיום נעשו שינויים – הוסיפו ושינו אוגרים בהתאם להתפתחות הטכנולוגיה. למשל ax, שגודלו 16 סיביות הוא חלק מאוגר eax שגודלו 32 סיביות (Double Word). עם זאת, האוגרים המצוינים בטבלה עדיין תקפים מפאת עקרון התאימות לאחור של מעבדי אינטל (קוד שנכתב למעבד ישן יותר יהיה ניתן להרצה על מעבד חדיש יותר). כל אחד מארבעת האוגרים ax, bx, cx ו־dx מורכב מ־2 אוגרים של 8 ביט – h (high) ו־l (low). שינוי של אחד מהאוגרים הקטנים יוביל לשינוי אוגר גדול, ולהפך – שינוי של אוגר גדול יוביל לשינוי של האוגרים הקטנים. לדוגמה, אם נשנה את al, ערך ax ישתנה בהתאם, ולהפך.
+האוגרמספר סיביותתפקידax (Accumulator Register – צובר)
מורכב משני אוגרים של 8 ביט: al, ah16משמש לפעולות אריתמטיות ולוגיות. ניתן לבצע זאת באוגרים אחרים, אך השימוש ב־ax בדרך כלל יעיל יותר.bx (Base Address Register – כתובת בסיס)
מורכב משני אוגרים של 8 ביט: bl, bh16משמש לשמירת כתובות בזיכרוןcx (Count Register – מונה)
מורכב משני אוגרים של 8 ביט: cl, ch16המונה מונה דברים, כגון כמות הפעמים שהלולאה בוצעה, או כמות תווים בקובץ או במחרוזת.dx (Data Register – מידע)
מורכב משני אוגרים של 8 ביט: dl, dh16משמש לפעולות אריתמטיות מסוימות וכן לשמירת כתובות של התקנים חיצונייםsi (Source Index – מצביע מקור)16ניתן להשתמש בו כמצביע כדי לפנות לכתובת בזיכרון, ובטיפול במחרוזותdi (Destination Index – מצביע יעד)16כמו si, ניתן להשתמש בו כמצביע כדי לפנות לכתובת בזיכרון, ובטיפול במחרוזותbp (Base Pointer – מצביע בסיס)16שומר את המיקום האחרון של מקטע המחסניתsp (Stack Pointer – מצביע מחסנית)16מצביע על הכתובת בזיכרון שמכילה את ראש המחסנית. שינוי אוגר זה יגרום לתקלות בתוכנית. אין לשנותו.ip – קיצור של Instruction Pointerמצביע על כתובת הזיכרון שתוכנה עומד לעיבוד. פקודות קפיצה (jump) משתמשות באוגר זה על מנת לקפוץ לכתובת שונה בקוד התוכנה.ds – קיצור של data segmentמצביע על הכתובת של מקטע המידעss – קיצור של stack segmentמצביע על הכתובת של מקטע המחסניתcs – קיצור של code segmentמצביע על הכתובת של מקטע הקודes – קיצור של extra segmentמצביע על הכתובת של מקטע הזיכרון העודף – אוגר הדגלים16מייצג שורה של ״דגלים״ אשר נדלקים בהתאם להתרחשותם של אירועים שונים בתוכנה. לדוגמה, דגל האפס (zero flag) "יוּרם" (יהפוך מ־0 ל־1) כאשר תוצאה של פקודה כלשהי תהיה 0.
פקודות בסיסיות
פקודות מובנות באסמבלי יכולות לקבל בין 0 ל־2 ערכים. הן מבצעות פעולות לוגיות ואריתמטיות כגון השמה, חיבור, חיסור, כפל, חילוק, השוואה, קפיצות (jmp), קפיצות מותנות (je, jne, jb, ja וכו׳).
+הפקודהמספר האופרנדיםמה היא עושהדוגמאותmov a, b2 (פעולה בינארית)השמה
a = bmov ax,5
mov bx,axadd a, b2 (פעולה בינארית)חיבור
a = a + badd bl,al
add ax,6sub a, b2 (פעולה בינארית)חיסור
a = a - bsub al,ah
sub dx,dxinc a1 (פעולה אונארית)הוספת 1 (increment)
a = a + 1inc cx
inc dldec a1 (פעולה אונארית)חיסור 1 (decrement)
a = a - 1dec bx
dec dhneg a1 (פעולה אונארית)מינוס
a = - aneg ch
neg axmul a1 (פעולה אונארית)כפל, ושמירה של התוצאה באוגר ax
ax = ax * aimul a1 (פעולה אונארית)כפל של מספרים לא מסומנים (unisigned)
ax = ax * adiv a1 (פעולה אונארית)חילוק, ושמירה של התוצאה באוגר axidiv a1 (פעולה אונארית)חילוק מספרים לא מסומנים (unsinged)not a1 (פעולה אונארית)and a b2 (פעולה בינארית)or a b2 (פעולה בינארית)jmp label1 (פעולה אונארית)קפיצה לתווית מסוימת בקוד (לשורה אחרת)mov ax,6jmp skipinc bxsub cx,4:skipje label1 (פעולה אונארית)קפיצה לתווית מסוימת אם שני ערכים שווים בערכםcmp al, 6je afterinc bl:afterjne label1 (פעולה אונארית)קפיצה לתווית מסוימת אם שני ערכים לא שווים בערכםja label1 (פעולה אונארית)קפיצה לתווית מסוימת אם הערך הראשון גדול מהשניjb label1 (פעולה אונארית)קפיצה לתווית מסוימת אם הערך הראשון קטן מהשניloop label1 (פעולה אונארית)לולאה לתווית מסוימת, חוזרת CX פעמים בכך שמורידה
את ערכו כל ריצה ב-1.
דוגמאות קוד
מאקרו למעבר שורה:
macro move_line
pusha
mov dl,10
mov ah,2
int 21h
mov dl,13
int 21h
popa
endmמאקרו להדפסת ספרה כתו:
macro print_digit digit
pusha
mov dl,digit
add dl,30h
mov ah,2h
int 21h
popa
endm
לסיקור מקיף יותר של שפת סף, ניתן לגשת למדריך בוויקיספר העברי.
ראו גם
מונחים בתוכנה
מונחים בחומרה
קישורים חיצוניים
מדריך לאסמבלי
מבוא למערכות מחשב ואסמבלי
הערות שוליים
*
קטגוריה:תכנות
קטגוריה:מונחים בתוכנה
pl:Asembler#Język asemblera
| 2024-07-24T13:37:43
|
אמונה
|
ממוזער|אגדת הפניקס העולה מהאפר היא אמונה בתחיית המתים המוטבעת כל כך בתרבויות המערביות שהיא העבירה את המיתוסים הסמליים והספרותיים.
אמונה, במובנה הרחב, היא מצב פסיכולוגי בו אדם חש כי טענה או הנחה מסוימת היא נכונה (אמת). לפעמים משמש המושג גם לתיאור הטענה עצמה ביחס לאותו אדם. במובנה המצומצם, אמונה מתייחסת רק לעניינים שאינם טריוויאליים, ועשויה להיות מחלוקת לגבי הוכחתם או נכונותם. בשימוש כזה, אמונה מובחנת מידיעה, שהיא תחושת נכונות של עניינים שאינם טריוויאליים. מובן עוד יותר מצומצם של אמונה, אך מאוד נפוץ, הוא תחושת נכונות של עניינים שכלל אינם ניתנים להוכחה לוגית או אמפירית, גם לדעת המאמין. ישנן דעות שונות בשאלה אלו אמונות הן תחושות בלבד ואלו מהוות ידיעה.
אטימולוגיה
כשהמקרא וחז"ל משתמשים במילה אמונה לציון הקשר בין האדם לאל, הכוונה היא לביטחון שחש האדם באלוהיו – ולא לאמונה בעצם קיומו של האל, אשר לכאורה היא ברורה מאליה. שורשו של המושג 'אמונה' הוא א.מ.נ. והוא משמש במשמעות של מתן אמון או של אמינות ויציבות. גם הביטוי אָמֵן משמש להבעת אמון באמינותה של האמירה אליה מתייחס הדובר.
גם אצל חז"ל המילה מקבלת משמעות דומה. למשל: : "בשעה שמכניסין אדם לדין (של מעלה), אומרים לו: נשאת ונתת באמונה?". הווה אומר, מצופה שהאדם יתנהג כהלכה, ויקיים כיאות חיובים דתיים ומוסריים. קיים גבול מטושטש בין ההתנהגות כלפי האל וכלפי הבריות, שכן אותה המילה משמשת לשני האובייקטים האלו.
רק החל מימי הביניים, אנו עדים לקיומם של דיונים על עצם קיומו של האל. ההוגים היהודים הרציונליסטים מימי הביניים ואילך הגדירו אמונה כקבלת דבר מה כנכון, זאת לאור המסורת הפילוסופית שראשיתה ביוון העתיקה. הוגים יהודים אחרים, ובעיקר כאלו שהושפע יותר מהקבלה, זיהו אותה יותר עם תחושה פנימית שדבר מה נכון.
לאור הפער שבין מושג האמונה בתנ"ך ומושג האמונה בימי הביניים הבחין מרטין בובר בין "אמונה ב-" ל"אמונה ש-". ה"אמונה ב-", מתייחסת למושג האמונה התנ"כי, שהוא אינטר-סובייקטיבי וקיומי במהותו. ה"אמונה ש-" יונקת מן המסורת הפילוסופית והיא צורה של ידיעה, כהכרה בתקפותה של טענה.
מערכת האמונות האנושית
אמונות סינתטיות ואנליטיות
האמונה קושרת את האדם למושגי ה"אמת" וה"נכון". אמונת האדם עשויה להגדיר את המתודה לקביעת האמת, או את האמת עצמה – ובמובן זה קיים הבדל בין אמונות ישירות לאמונות עקיפות.
כל מערכת אמונות מתבססת על אקסיומות, שהן אבני יסוד, אשר נכונותן ברורה לאדם בצורה אינטואיטיבית. אמונה אקסיומטית בטענה כלשהי יכולה להתבסס בחלקה על אמונות קודמות, אך יהיה בה ממד שיישען על התחושה הטבעית בלבד, והיא נוצרת על ידי האדם בצורה סינתטית.
האמונה האקסיומטית יכולה להיות אפריורית, ולטעון לאמיתתה ללא הצורך בהתבססות על אמונה קודמת. היא גם יכולה להיות אפוסטריורית, כגון אמונה בדואליזם או במטריאליזם, שיכולה להתבסס על התחושה הכללית שהאדם קולט מהמציאות.
אמונה אנליטית שואבת את קיומה מכוחה של האמונה האקסיומטית שמחייבת אותה, והיא נובעת ממנה בצורה לוגית על ידי דרכי הגזירה האנליטיות. ניתן להוכיח שאמונה אנליטית כלשהי היא שגויה על ידי ההוכחה שהאקסיומות העומדות בבסיסה מובילות לאמונה הפוכה. ניתן גם להוכיח שאמונה אקסיומטית כלשהי היא שגויה על ידי ההוכחה שהמסקנות האנליטיות הנובעות ממנה מובילות לאבסורד, או לאמונה שסותרת אמונה אחרת, שמוסכם שהיא חזקה ממנה.
אמונה בטוב
לאמונה גם קשר הדוק למושגים "מוסר" ו"טוב", וזאת מכיוון שהם מחייבים השלכה של העולם הסובייקטיבי על החוץ. קיומו של טוב או מוסרי מותנה באמונה שיש אכן דברים "טובים" ו"מוסריים" שהם יעד אנושי. סוג אמונה שכזה מכונה גם "אמונה בערכים".
היחס בין שתי האמונות, באמת ובטוב, נתון להשקפה פילוסופית. לדוגמה, הפילוסוף היווני סוקרטס לא הבדיל בין האמונה ב"טוב" לאמונה ב"אמת", ועל כן האמונה באחד מהם חייבה את האמונה באחר. לעומתו, הפילוסוף היווני אריסטו הבדיל בין שני מושגים אלה והפריד בין שתי האמונות הנגזרות מהם.
עבור מרבית הפילוסופים שתי אמונות אלו אינן נפרדות באופן מוחלט ולרוב מייצגות שני צדדים שונים של מערכת אמונות אחת ושלמה.
הוכחות אמפיריות לאמונה
רבות מהאמונות הבסיסיות המשותפות לבני האדם מוכחות בצורה אמפירית, מכוחו של הניסיון.
בפילוסופיה האפיסטמולוגית, העוסקת באפשרות הכרת האדם את המציאות, ככלל לא ברור שראיות אמפיריות נחשבות כהוכחות של ממש (בעקבות דייוויד יום, דקארט, ברקלי, קאנט וכו').
עם זאת, קבלת הוכחות אמפיריות כהוכחות מוחצות וככאלו המעידות על המצב במציאות האובייקטיבית מקובלת בקרב רוב אנשים, זאת בעקבות קבלתן (המסויגת) כנכונות וחשיבותן הרבה בשיטה המדעית של המדע המודרני. לדוגמה, הקביעה "המקרר במטבח הוא לבן" היא אמונה שמוכחת בצורה אמפירית, מפני שהמידע על צבע המקרר נקלט על ידי חוש הראייה, הועבר למוח, והושווה למידע החושי והלשוני הקודם לגבי צבעים עד קבלת הקביעה כי צבעו לבן.
קיומו של המדע המודרני הופך את יחס האמונה והאדם למורכב, שכן הוא מרחיב את תחום ההתנסות החושית־לשונית, וכן חותר למציאת החוקים הנמצאים בבסיס התופעות הטבעיות. התפתחות המדע מאפשרת יצירת עולם הולך וגדל הנתפס כמוכח אובייקטיבית ושאלות כגון "כיצד פועל הגוף" ו"ממה מורכב העולם" ניתנות למדידה חושית אמפירית באמצעות כלים מדעיים שונים, כמו השאלה "איזה צבע יש למקרר". עם זאת, אמונה שהוכחה בצורה אמפירית תהיה בהכרח אמונה בפרט מציאותי, כגון צבע המקרר, אך אמונה בכלל כלשהו או בחוק טבע שחורג מעבר לגבולות הניסיון הקודם כוללת מעצם טבעה ספקולציה כלשהי על העולם. כלל מדעי (לפחות במובן המודרני) מתבסס בדרך כלל על וודאות סטטיסטית ועל הסבר תאורטי מאחד לכלל התצפיות עד כה. התפתחות המדע והמקום שהוא תופס בחברה המערבית גרמה לכך שגם אמונות מדעיות נחשבות בדרך כלל למוכחות אמפירית, על אף הקושי הפילוסופי שתפיסה כזו מעוררת.
חלק מהאמונות אינן ניתנות להוכחה אמפירית כלל. מאחר שהוכחות אמפיריות מתבססות על המצוי (Is) בלבד, בעיית הראוי-מצוי מראה שלא ניתן להפיק מהן מידע לגבי הרצוי (Ought). אמונות וטענות שבאות לקבוע נורמה מסוימת, כגון אמונה בחשיבותם של ערכים כגון שוויון, חופש וכדומה, ניתן להוכיח רק על ידי גזירה שלהן מהנחות יסוד משותפות, כגון כבוד האדם וכו'. אף על פי שלא ניתן להוכיח בצורה אמפירית שנורמה מסוימת היא נכונה, ניתן להוכיח בצורה אמפירית שיישומה בפועל אכן מביא לתוצאות שמוסכם שהן רצויות. לדוגמה, לא ניתן להוכיח בצורה אמפירית שחשוב לאכול מזון בריא, אך מחקר מדעי עשוי להוכיח שאכילת מזון בריא מובילה לאריכות חיים.
למרות העובדה שכל אמונה קלאסית היא ביסודה השלכה של העולם החוויתי-סובייקטיבי על המציאות, היא לרוב מכילה גם ממד של התנסות חושית, לשונית או תחושתית, בדומה לקביעות אמפיריות. למשל, האמונה כי סובלנות היא דרך הפתרון הטובה ביותר, מתבססת, בנוסף להיגיון, רגש וכדומה, על מכלול קודם של חוויות המתייחסות לפתרונות סובלניים או לא־סובלניים, והשתלשלות האירועים והתחושות הנלוות בכל מקרה.
עם קבלת המדע בתרבות המערבית כאמת אובייקטיבית, עוסקות שאלות האמונה בסוגיות כלליות יותר, כגון "האם לקבל את דרך החקירה המדעית ולהאמין למדענים?" "האם שיטת הרפואה המערבית נכונה?" וכדומה, ומשקלן של השאלות הערכיות, כגון "מה חשוב בחיים?", "מהי הצורה הנכונה ביותר לקיים חברה?" בתוך תחום האמונה עולה.
חינוך לאמונה
האמונה קשורה, כפי שנרמז לפני כן, בחינוך מסוים אותו קיבל האדם. הוכחה לקביעה זו ניתן למצוא בכך שבני אדם שונים זה מזה באמונותיהם, באופן שנקבע סטטיסטית (לכל הפחות) על ידי החינוך אותו קיבלו, אך גם על ידי בחינה פילוסופית או סוציולוגית־פסיכולוגית של הנושא.
הכוונה, בתחום זה, היא להגדרה הרחבה של חינוך, כמציין את מכלול ההתרחשות החברתית והטבעית הסובבת את האדם. עם זאת, חקר שינוי האמונות של האדם מצביע, באופן גס, על כך ששינויי האמונה הולכים ומצטמצמים עם העלייה בגיל. בכל גיל נעשים שינויי אמונה, אך חריפותם ומשכם הולך וקטן ככל שהאדם מתבגר והולך.
גישה פילוסופית הרואה באמונה תוצר בלעדי של החינוך, שאינו נתון כלל לשינוי של האדם, היא גישה דטרמיניסטית. גישה המעמידה את האמונה כביטוי ישיר לבחירה ערכית של האדם היא אקזיסטנציאליסטית (קיומית).
חינוך מכוון
רוב החברות האנושיות עושות שימוש בחינוך באופן מכוון, כדי לשמר את מערכות האמונה שלהן. כאמור, החינוך משפיע באופן תמידי, גם בלא שיהיה מכוון, אך תופעה זו מהווה לקיחת אחריות על תהליך זה.
חינוך זה מתבטא עוד מגיל צעיר ביותר, על ידי המשפחה, אך נעשה גם בבתי הספר. מרבית החינוך מן הסוג הזה נעשה בקבוצות השתייכות קטנות (משפחה, כיתה וכו'), אך חלקו נעשה בשימוש באמצעי תקשורת המונים.
גם כאן, תקשורת ההמונים משמשת לחינוך לאמונה מסוימת גם כאשר אינה מכוונת לכך (לדוגמה: פרסום למכירת דירות נופש מעמיק את האמונה כי חופש נובע מנוחות ולא מתהליכים אחרים). שימוש מכוון באמצעי תקשורת המונים מכונה תעמולה.
חינוך מכוון זה עשוי להיות תולדה של תהליכים חברתיים ארעיים, ביוזמת הגורם המחנך ישירות (לדוגמה: חינוך לאמונה כי אלימות אינה צורת פתרון טובה על ידי מורה או גנן־ילדים), אך במקרים מסוימים הוא תוצאה של החלטה של הממשל. צורה זו נפוצה ביותר, ומהווה את יכולתה של החברה לעצב את אמונותיה.
לעיתים, נעשה שימוש בהנחלה מכוונת של אמונות בדרכי שכנוע תוקפניות ומניפולטיביות. במקרים אלו משמש החינוך כאמצעי ישיר ליצירת אמונה מסוימת באדם. מקרים אלו מכונים שטיפת מוח. אמצעי זה משויך לדעת רבים לדוקטרינות דתיות מסוימות (כדוגמת המערכת הכנסייתית הקתולית בימי הביניים, שהתבססה על יצירת רגשות עזים כפחד ואשמה) וכן לתנועות פוליטיות מסוימות (כדוגמת הקומוניזם בברית המועצות ובסין, שהוחדר למוחות מיליוני בני אדם בכוח השליטה על המשאבים השלטוניים).
אמונה והחברה האנושית
מכיוון שבכל מערכת חברתית אנושית קיים מידע רב לגבי הטבע והתנהגות האדם והחברה (מידע הנגזר ממורכבותם של היחסים האנושיים ומהיכולת הלשונית להבחין במורכבות זו), בכל תרבות נזקק האדם לכמות זו או אחרת של אמונות על מנת לתפקד במציאות מורכבת.
אמונות אלו משתנות בהתאם למורכבותה ולדרך צבירת המידע של כל חברה אנושית. מסיבה זו קיים קשר הדוק בין תרבות לבין אמונה, שני גורמים התלויים זה בזה באופן בלתי נפרד: מכלול האמונות מעצב את התרבות ומהווה חלק מרכזי בה, ואילו יש הטוענים כי צרכים חברתיים גרמו להופעת אמונות מסוימות.
לדוגמה: אפשר לטעון כי בימי הביניים היה צורך חברתי בשימור היציבות החברתית וההיררכיה בה. לפיכך התקיימה אמונה לפיה אלוהים, דרך הכנסייה, משמר את הסדר החברתי הקיים ואת המוסר והטוב, הכרוכים זה בזה ובהם מעוניין האל, ועל האדם לציית באופן מוחלט לסדר זה על ידי שימור ההיררכיה וערכיה. ההתנסות הפשוטה (דרך החושים, השפה והתחושות היומיומיות) לא הספיקה כדי לענות על השאלות הקיומיות והחברתיות שהאדם נצרך לענות עליהם, ולכן הוא האמין באמונה זו. האמונה הקתולית בימי הביניים היוותה מרכיב תרבותי בלתי ניתן לביטול של אותה תקופה. עם שינוי גורמי הכח השולטים על החברה לקראת סוף ימי הביניים יחד עם עלייתם של ערכים שונים המכתיבים את התנהלות החברה אמונה זו נפגעה והשתנתה.
אמונה ודת
דת היא התארגנות חברתית או תרבותית הכוללת מערכת של אמונות או השקפות עולם, אשר בדרך כלל מקשרות את מאמיניה או את האנושות לאלמנטים רוחניים ועל-טבעיים, וכן לעקרונות מוסריים מחייבים. אמונה דתית נבדלת מתרגול דתי - פולחן ומהתנהגויות דתיות - כאשר חלק מהמאמינים אינם עוסקים בקיום הפולחן וחלק מהמתרגלים אינם מאמינים בדת. אמונות דתיות מתייחסות לרוב לקיומם, למאפיינים ולפולחן של אלים או ישויות על-טבעיות, לרעיון ההתערבות האלוהית ביקום ובחיי האדם, או להסברים הדאונטולוגיים לערכים ולפרקטיקות שבמרכזן תורתו של מנהיג רוחני או קהילה. בניגוד למערכות אמונה אחרות, אמונות דתיות בדרך כלל מקודדות באמצעות כתבי קודש.
במשך עשרות אלפי שנים, רוב הידע על החוקיות של הטבע, טבעו של האדם, המבנה החברתי והמוסר הוסבר בכל התרבויות האנושיות על ידי אמונות דתיות שונות. לדוגמה כל התרבויות האמינו כי השמש מקיפה את הארץ וכי היא עושה זאת בזכות אלי או אלות שמש שמהווים את השמש עצמה או מזיזים אותה תודות לכוח על-טבעי כלשהו. גם קיומן של תופעות מזג אוויר כמו עונות השנה, בצורת או הצפות הוסברו באמצעות אמונות הנוגעות לאלי מזג אוויר שונים וכך גם נושאים אחרים כמו בריאות, הצלחה כלכלית, מוות או חיים לאחר המוות. המחשבה כי קיימים חוקי טבע הקובעים חוקים קבועים, שמגדירים התנהגות של גופים כמו שמשות או כוכבי לכת בצורה של חוקים קבועים, ללא הדרשות לכוחות על-טבעיים, החלה רק לאחר תאלס איש מילתוס ואנשי האסכולה המילטית שהחלו לפעול באזור יוון במאה ה-6 לפני הספירה. עם התפשטות הדתות המונותאיסטיות כונסו האמונות על תפקודי הטבע לתחום האחריות של אל אחד, אולם עיקר התפקוד של חוקיות העולם והחברה הוסבר עדיין באמצעות בריאה אלוהית והתערבות אלוהית מתמדת בכל תחומי החיים.
עם התפתחות המהפכה המדעית, החל בתקופת הרנאסנס, החלו תחומים שונים של דעת לצאת מתחום הדת, האמונה הדתית וההנמקות הדתיות לתחום ההסברים המדעיים. דוגמה מפורסמת לכך היא המהפכה הקופרניקאית שקידמה מודל שונה לגמרי המודל ההליוצנטרי. במסגרת שינוי מחשבתי זה התברר כי, בניגוד לאמונה שרווחה במשך אלפי שנים, השמש ויתר הכוכבים כלל אינם סובבים סביב כדור הארץ - אלא זו סבה על צירה וכך נוצרים היום והלילה, השנה נוצרת עקב השלמת הקפה שלמה של כדור הארץ סביב השמש. במקום אלים המסיעים את השמש או הירח במרכבות או סירות - הוחלפו ההסברים באשר לתנועת הכוכבים בכוח כבידה שניתן למדוד ושמשפיע על השמש, הירח אבל גם על כדורי תותח באופן דומה. בניגוד לאלי השמש - אין טעם להתפלל לכוח המשיכה ולא מנסים לשנות את התנהגותו. אנשים בעלי אמונות דתיות או פוליטיות שונות לגמרי, ממדינות ותרבויות שונות, התכנסו כולם לתאוריה מדעית אחת.
דברים אלה יצרו חוסר אמון ביחס להסברים דתיים ביחס להתנהגות העולם, והפחיתו את הלגיטמיות של טיעונים בזכות נכונת של הסברים בכך שיש לגביהם אמונה דתית. מדענים חיפשו תיאור מדויק ומדעי יותר של העולם וחיפשו חוקי טבע נוספים - כך לדוגמה התברר בהמשך גם כי תופעות מזג אוויר - כמו חילופי עונות - מתרחשות בגלל היבטים טבעיים כמו זווית הנטייה של ציר סיבוב כדור הארץ ביחס לשמש, ולא בגלל הסברים על-טבעיים כמו ירידת אלת הקיץ להתארח בשאול או בגלל התערבות על-טבעית אחרת. בהמשך התגלו עוד ועוד תחומים שבהם ניתנו הסברים על ידי תאוריה מדעית לגבי תחומים נוספים כמו מחלות מידבקות, מוות מזקנה, גאולוגיה, היסטוריה ועוד. החוזק של תאוריות אלה לא נבע ממעשי ניסים אלא מכוח ניבוי, וכן ניסויים, תצפיות או טכנולוגיות שסיפקו אישושים לנכונות התאוריות, או סיפקו סתירות לתאוריות ודרישה להחליף אותן בתאוריות מתחרות, שונות לגמרי או בעידונים של אותה תאוריה.
רבים גורסים שאמונות דתיות באשר הן אינן נגזרות ישירות מההתנסויות החושיות האנושיות, אלא הן מטפיזיות. מאידך, רבים טוענים שאמונתם הדתית ניתנת להוכחה או לביסוס אמפירי או לוגי. שאלה זו (האם האמונה הדתית ניתנת לביסוס אמפירי/לוגי) נידונה בפילוסופיה של הדת וניתנו לה תשובות שונות. על-פי התפיסה הקלאסית של הנצרות והאסלאם שהושפעו ממנה, הידיעה כיצד נברא העולם, ומהי ההיסטוריה האנושית הבסיסית, נובעת מקבלת ההסבר הניתן בכתבי הקודש השונים, הכולל, בין השאר, את הצגת האל כמי שפועל במציאות.
היהדות לעומת זאת מבססת את אמונתה, בסיפור על מעמד הר סיני ובקבלת התורה שהיא ההוכחה על מציאות האל ועל ההשגחה העליונה (אם האירוע אכן התרחש).
תפיסה חילונית רדיקלית מסתפקת באמונה שהיא מגדיר ראשוני בחיי האדם, אך את שאר הידיעה האנושית משאירה להתנסות חושית, המוגדרת בקרב רוב האנשים כהוכחה. התנסות חושנית זו מושגת באמצעים ישירים (צפייה במאורעות, לדוגמה), באמצעות תקשורת בין בני אדם (לדוגמה: קריאת עיתון על מנת להבין את העולם), או באמצעים שיטתיים, המכונים ברובם "מדע". אמצעים חושיים אלו הם המרכיבים, על פי התפיסה החילונית הטהורה, של הידיעה האנושית, ומתווכים את האמונה והידיעה.
בין הגישות הרדיקליות הדתית והחילונית קיימות גישות ביניים רבות. לדוגמה, חילונים רבים מעצבים לעצמם תפיסת עולם מוסרית על בסיס אמונה.
אמונה ומגמות חברתיות
מכיוון שהאמונה מגדירה את ערכיו של האדם, קשורות אמונה זו והמגמות החברתיות השונות המתרחשות במהלך ההיסטוריה.
יחס זה הוא דיאלקטי, כלומר - ההיסטוריה והאמונה משפיעות זו על זו. המדע החוקר יחס זה הוא מטריאליזם דיאלקטי.
לדוגמה: התפתחות הקפיטליזם הייתה כרוכה בהתפתחות האמונה של האדם כי כמות הרכוש שברשותו, היא מגדיר של הטוב שבמעמדו (בניגוד, לדוגמה, לאמונה הימי־ביניימית בקיום הסדר כקובע את הטוב, כפי שצוין לעיל). אמונה זו, המלווה באמונה כי האדם שואף להגדיל את כמות רכושו באופן אנוכי, קשורה באופן כלשהו להתפתחות הקפיטליזם, שהיא תורה המבוססת על רכוש אישי.
קשר זה הוא דו־כיווני בטבעו (לדוגמה: השיטה הקפיטליסטית חיזקה את האמונה ברכוש אישי, ואילו אמונה זו אפשרה את היווצרות הקפיטליזם). קיים דיון פילוסופי בנוגע לשאלת הקדימות, בו מכריעות נטיות פילוסופיות שונות.
מגמות לאורך ההיסטוריה ביחס למקומה של האמונה
לפי יואב שורק במסה "אמונה בקומת אדם", לאורך ההיסטוריה היו מספר תפיסות אוניברסליות מתחלפות ביחס למקומה של ה"אמונה" בעולם. כל אחת מתפיסות אלו, עד זו שהחלה באמצע המאה ה-20, שררה מאות שנים לפחות:
בתקופה המקראית תפקיד ה"אמונה" כלל חיפוש משמעותה המלאה של תפקיד האדם ל"תיקון העולם". גם מתן תורה לא שלל את תפקיד התבונה האנושית והניסיון כחלק מתפקידו הרוחני של האדם וכהשלמה להבנת רצון הבורא (אף על פי שרצון הבורא מתברר בעיקר דרך המקרא והמסורת). לפי תפיסה זו, קיים יחס והפריה הדדית בין העולם ה"אמוני"-הרוחני לבין העולם ה"ארצי"-הגשמי, כאשר הפריה זו מעניקה מחד משמעות ותכלית לעולם ה"גשמי" ובמקביל מעשירה ומשלימה את העולם הרוחני.
מאז עליית הנצרות ועד עידן הנאורות, התפיסה בעולם הנוצרי הייתה ש"התגלות" שללה את מקומה של התבונה ושל האנושיות בעולם הרוחניות וה"אמונה". תפיסה זו הובילה לדּוֹגְמָה לפיה "ידע ["אמוני"] אינו נבחן על ידי המציאות אלא המציאות נבחנת על ידו". לפי תפיסה זו התקיים נתק מוחלט בין העולם ה"אמוני"-הרוחני לבין העולם ה"ארצי"-הגשמי.
בעידן הנאורות נשללה הדּוֹגְמָה הקודמת לפיה "ידע ["אמוני"] אינו נבחן על ידי המציאות אלא המציאות נבחנת על ידו", והוחלפה ב"אמונה" ש"בנרטיב הכולל של האדם כנזר הבריאה התר אחר האמת המצויה בתוך העולם" וש"העולם, הארצי והחומרי, מגלם בתוכו משמעות ואמת נצחית". תפיסה זו חזרה ל"אמונה" בקיומו של יחס והפריה הדדית בין העולם ה"אמוני"-הרוחני לבין העולם ה"ארצי"-הגשמי.
במאה ה-20, על רקע שתי מלחמות העולם וקריסת ה"אמונה" שההתקדמות הטכנולוגית תמנע את הסבל האנושי, התפתחה תפיסה שהפעם הייתה מבוססת על הפרדה מוחלטת בין העולם ה"אמוני"-הרוחני לבין תחומים מסוג המדינאות והמוסר, הבנת הטבע והבנת ההיסטוריה, אלא שבניגוד לתקופה שקדמה לעידן הנאורות הפעם בעולם המערבי תחומים אלו הפכו לתחומים "חילוניים" לחלוטין. במקביל כתנועת נגד, בחלקים מהעולם הדתי התגבשה תפיסה לפיה תחומים מסוג המדינאות והמוסר (בניגוד לתחומים מסוג הרפואה, המדע והטכנולוגיה), הבנת הטבע והבנת ההיסטוריה צריכים להיות מושפעים אך ורק מהעולם ה"אמוני"-הרוחני, ואין כל מקום להפריה הדדית בתחומים אלו עם העולם ה"ארצי"-הגשמי. בניגוד לתפיסות אלו עומדים הוגים, שהראי"ה קוק בולט בהן, שגם בעת הזו "מאמינים" בקיום יחס והפריה הדדית מלא בין העולם ה"אמוני"-הרוחני לבין העולם ה"ארצי"-הגשמי.
ראו גם
אמונה באלוהים
אינטואיציה
לקריאה נוספת
משה הלברטל, דוד קורצווייל ואבי שגיא (עורכים), על האמונה - עיונים במושג האמונה ובתולדותיו במסורת היהודית, כתר הוצאה לאור, 2005.
ישראל קנוהל, אמונות המקרא, הספר חושף ומתאר את ריבוי הפנים ומגוון האמונות והדעות בהגות המקראית, האוניברסיטה העברית ירושלים, תשס"ז.
יעקב נגלר, רעיונות והגיגים ביסודות החיים והאמונה, 2018. קישור באתר המחבר
קישורים חיצוניים
בנימין בראון, 'שובה של האמונה התמימה: תפיסת האמונה החרדית וצמיחתה במאה ה-19'
דברי מקובלים על אמונה
להאמין או להבין? מהי אמונה אמיתית? ולמה להאמין?
, באתר נאמני תורה ועבודה
איך מנהיגים גדולים מעוררים השראה ופעולה? הרצאה של סימון סינק על הכוח של אמונה ברעיונות משותפים (עם כתוביות בעברית)
אמונה יהודית, באתר שאו מרום עיניכם
הרב חגי לונדין, יסודות האמונה, סדרת שיעורים באתר "ערוץ מאיר"
חדר השאלות לנוער, סרטונים בענייני אמונה, 2020, באתר נאמני תורה ועבודה
מאמר על ההבדלים בין אמונה, האמנה ואמון, ערן אבירם, בבלוג "חשיבה חדה"
הערות שוליים
*
קטגוריה:מונחים בפילוסופיה
קטגוריה:מדעי הרוח
bg:Вяра
br:Feiz
bs:Vjera
co:Fedi
cy:Ffydd
da:Tro
fy:Leauwe
ht:Lafwa
lv:Ticība
new:आस्था
sk:Viera (náboženstvo)
sq:Besimi
sw:Imani
tt:Íman
| 2024-09-26T11:32:07
|
נצרות
|
הנצרות היא דת מונותאיסטית אברהמית שצמחה לפני כן 2,000 שנה והתפשטה מארץ ישראל. היא הדת בעלת התפוצה הרחבה בעולם ומספר המאמינים המשתייכים לפלגיה הרבים נאמד בלמעלה מ-2.38 מיליארד איש – המהווים מעל ל-31% מאוכלוסיית העולם כולו. כל הכנסיות הנוצריות מעמידות במרכז משנתן את דמותו של ישו, הנחשב למייסדה של הדת ולמורה דרכה. רובן המוחלט מקבל את אמונת היסוד כי ישו הוא בן האל, אחד משלושת מרכיביו השווים – יחד עם האל האב ורוח הקודש – של השילוש הקדוש שמהווה את אלוהים האחד, וכי התגלם בבשר כדי לגאול את האנושות מחטאיה ומת בצליבה כקורבן לשם כך. ישועת האדם מותנית בקבלת ישו כמשיח וכאלוהי. קיימות כנסיות הדוחות את מושג השילוש ואף קבוצות שוליים המזדהות כנוצריות ורואות בישו בן-תמותה בלבד, אם כי היתר לא מכירות בהן כלגיטימיות.
החלוקה הבסיסית בעולם הנוצרי היא בין הזרמים של ארצות מערב ומרכז אירופה ומושבותיהן מעבר לים, לבין הזרמים של ארצות המזרח התיכון ומזרח אירופה. הפער נובע מגורמים תרבותיים וגאוגרפיים, בין המערב שהשתמש בלטינית למזרח שהעדיף יוונית או שפות מקומיות, כמו גם מחלוקות תאולוגיות שונות. כנסיות המערב מונות בעיקר את הקתולים המכירים בסמכות האפיפיור והמסורה, ואת הפרוטסטנטים הדוחים את שתיהן, מעניקים חשיבות רבה לפרשנות האישית של כתבי הקודש, ומפוצלים לרבבות גופים עצמאיים הנעדרים היררכיה ברורה. כנסיות המזרח כוללות, בין היתר, את האורתודוקסים הרואים את פטריארך קונסטנטינופול כ"ראשון בין שווים" בקרב מנהיגיהם, ואת האוריינטלים, הנבדלים מכל האחרים בכך שהם דוחים את החלטות ועידת כלקדון מ-451.
הנצרות הקדומה התפתחה לאטה מן המאה הראשונה לספירה, בתחילה ככת יהודית קטנה שקידמה את תורת ישו, ולאחר מכן כאמונה אוניברסלית שלא דרשה מגויים שהצטרפו אליה לשמור את חוקי התורה. לאחר הפיכתה לדת הרשמית של האימפריה הרומית במאה הרביעית, הפכה לדומיננטית באירופה ובעולם המערבי. במהלך התקופה הקולוניאלית, משלהי ימי הביניים ועד אמצע המאה ה-20, התפשטה הנצרות אל הקולוניות שהקימו הכובשים האירופאים ברחבי תבל, וכיום רוב הנוצרים מתגוררים מחוץ למערב. לנצרות היה חלק חשוב ועיקרי בעיצוב תרבות המערב ותרבות אירופה.
שמה של הדת
שמה של הדת בעברית נגזר כנראה משמה של העיר נצרת. נצרת היא העיר שבה גר ישו עם משפחתו רוב ימי חייו, על פי הכתבים הנוצריים (אם כי על-פיהם הוא נולד בבית לחם). קיימת גם תפיסה שמקור השם "נוצרים" אינו על שם העיר נצרת, אלא בפלג של יהודים-נוצרים, מפועל נָצַר במשמעות של "שומרים" על דרך האמת ועל תורת האל, על יסודי דברי הנביא ירמיהו (; ). כינוי דומה לנוצרים מופיע בקוראן ובקרב חלק מהמוסלמים – "נסארא" (نصارى).
הנוצרים עצמם מכנים עצמם "כריסטיאנים" (למשל באנגלית: Christians וכך גם ברוב השפות האירופיות) כלומר "משיחיים" (למשל בערבית: مسيحيون מסיחיון). שמות אלו נגזרו מן האמונה הנוצרית הקדומה, כי ישו היה המשיח. ביוונית, וברוב השפות האירופיות, מכונה ישו בשם "כריסטוס" (Χριστός), מילה, שהיא תרגום מילולי של המילה העברית "משיח" (בתנ"ך "משיח" הוא מי, שנמשח בשמן כאות להכתרתו כמלך, או להכרתו כנבדל לכהונה. שם התואר "χριστός" הוא תרגום השאילה ביוונית, מהפועל χρίω 'למשוח').
התאולוגיה הנוצרית
עיקרי האמונה הנוצריים
הנצרות, על ענפיה השונים, רואה את האלוהות כמורכבת משלושה – האב (אלוהים), האל הבן ישו ורוח הקודש (מעין השראה של קדושה) – שהם אחד. תפיסה זו מכונה השילוש הקדוש.
הנצרות היא דת דוֹגמטית, כלומר, במרכז הדת עומדים כמה עקרונות (דוֹגמות) שעל הנוצרי להביע את אמונתו המלאה בהם. קבלת העקרונות והצהרת האמונה בהם היא התנאי העיקרי להפיכתו של אדם לנוצרי. סטייה מעקרונות האמונה הרשמיים מכונה הרטיות (הרזיה או הרסיה, ביטוי לכפירה, מונח הקרוב למונח העברי "מינות"). ויכוחים על עקרונות האמונה היו הסיבה התאולוגית המרכזית לפילוגים שחלו בנצרות לאורך השנים.
העקרונות המקובלים כיום על רוב הזרמים הנוצריים הם:
קבלת השילוש הקדוש.
האמונה כי ישו היה אל ואדם כאחד (אמונה שעל טיבה המדויק ניטשו מחלוקות עזות במשך מאות שנים).
האמונה כי צליבתו כאדם באה ככפרה על חטאי האנושות.
האמונה כי ישו קם לתחייה מקברו ביום השלישי לאחר שנצלב.
האמונה שמריה (מרים) שילדה את ישו הייתה בתולה לפני שילדה את ישו (ברבות מהכנסיות מקובל גם שנותרה בתולה גם במהלך ולאחר הלידה, כל חייה).
אמונה בנצחיות הנפש.
אמונה ביום הדין, שבו המתים יקומו לתחייה וישו יחזור וישפוט אותם.
קבלת החלטות ועידת ניקאה מ-325 ובמידה משתנה, שש הוועידות הגדולות שנערכו אחריה ובהן נקבעו עיקרים שונים.
עקרונות האמונה מנוסחים בהצהרות האמונה של הכנסיות השונות. לכל פלג בנצרות הצהרות אמונה משלו, אבל עיקרים בסיסיים משותפים כמעט לכל הפלגים.
דמותו של ישו בנצרות
ממוזער|השילוש הקדוש
הדמות המרכזית בדת הנוצרית, על כל פלגיה, היא דמותו של ישו. על-פי המקורות הנוצריים, בעיקר ספרי הברית החדשה, ישו היה יהודי שחי בתחילת המאה ה-1 לספירה, נשא הטפות דתיות ואף חולל נסים. תלמידיו ראו בו את משיח בן דוד, אולם הסנהדרין, המוסד היהודי העליון בארץ ישראל אז, ראתה בו מורד ולפי המסורת הנוצרית מסרה אותו לידי השלטונות הרומיים כדי שיוציאו אותו להורג. על-פי הכתבים הנוצריים, הוצא ישו להורג בצליבה בירושלים.
בוועידת ניקאה התפתחה בנצרות תאולוגיה, שעל-פיה ישו היה בן האלוהים או האל הבן, כלומר ההוויה בשילוש שנקראת "הבן" אשר לבשה בשר ודם והופיעה בדמות אדם כישו. צליבתו הייתה מעין הקרבת קורבן למען כפרת החטאים של האנושות כולה. התאולוגיה הזאת פותחה בעיקר בידי פאולוס (שאול התרסי), תלמיד של ישו, שהוא האישיות המרכזית בעיצוב הנצרות כפי שהיא מוכרת לנו.
החטא הקדמון
אחת הדוגמות המרכזיות בנצרות היא דוגמת החטא הקדמון, שנוסחה בידי אוגוסטינוס (354 – 430 לספירה), פילוסוף רומי נוצרי מהעיר קרתגו שבצפון אפריקה. הוא גרס, שמשעת לידתו האדם חוטא, כיוון שנוצר בחטא. חטא זה הוא החטא הקדמון, שבו נכשלו אדם וחוה בסיפור הבריאה. כל אדם נושא חטא קדמון זה איתו ומוסיף לו את חטאיו. חטאיו של האדם מרחיקים את נשמתו של האדם מהאל, ומקרבים אותו לעולם הרע. על אף ההשקפה הזו, מקובל על נוצרים רבים כי ישו כיפר בסבלו על החטא הקדמון, ובכך שחרר ממנו את בני האדם בני זמננו.
עקרון הנלווה אל החטא הוא עקרון הכפרה. על ידי עינוי הגוף, מתחברת נשמת האדם לאל ומכפרת על חטאיה (עינויים מקובלים הם צומות והתנזרות מהנאות שונות). על פי האמונה הקתולית הקלאסית, תרומה מסוימת לכנסייה מסוגלת אף היא לכפר על חטאים. סביב עיקרון זה נוצרה בהיסטוריה של הנצרות תופעה של כפרה בה מתוודה המאמין החוטא בפני כומר מוודה על חטאיו בתא ווידוי מיוחד, ובסוף הווידוי גוזר הכומר את המעשים שעל המאמין לעשות על מנת לכפר על חטאיו.
הנזורה
תופעה היסטורית נוספת שהתפתחה לאור עיקרון זה היא הנזירות הנוצרית.
הנזורה בנצרות התחילה במדבריות מצרים במאה ה-4 כמסגרת של חיי סבל והתענות, שהוקמה על ידי הנזירים המצרים אנטוניוס ופאכומיוס. הם נחשבים בנצרות כקדושים, ונתפסים כנזירים הראשונים בעולם הנוצרי.
למרות זאת, פאול הקדוש היה ככל הנראה הנוצרי הראשון שחי חיי נזירות. אנטוניוס גילה אותו והחשיב אותו כנזיר הראשון.
עם הזמן, החלו נוצרים רבים מרחבי העולם להגיע למצרים אל אנטוניוס כדי שידריך אותם לחיי הנזירות.
פאכמיוס שהיה אחד ממעריציו של אנטוניוס, העמיד גם הוא מספר רב של תלמידים. הוא הקים את מסגרת הנזירות הקהילתית, שבה הנזירים עובדים יחד, ופורשים לאחר מכן לתאים שבהם הם חיים לבדם.
במקביל התפתחה נזורה בסוריה, המתוארת בספר historia religiosa. נזורה זאת היא בעלת מאפיינים שונים מהנזורה המצרית. הנזירים הסורים לא מנתקים עצמם מהקהילה אלא מציגים עצמם ואת הסתגפותם לראווה.
הנזורה הגיעה למערב בשנת 340 כשנסע אתנסיוס, הפטריארך של אלכסנדריה, לבקר ברומא ואיתו שני תלמידיו של אנטוניוס.
הישארות הנפש
ממוזער|250px|פסל בדמותו של ישו
על פי הנצרות הקלאסית, לאחר מות הגוף, נשלחת נשמת האדם לחיי נצח בעולם הבא. שם נחלקות הנשמות ל"צדיקות", המגיעות לגן עדן ול"חוטאות", המגיעות לגיהנום. צדיקותה של הנשמה אינה נקבעת רק על פי מעשי האדם שנשא אותה במהלך חייו, אלא גם לפי מידת הכרתו של הנוצרי בעיקרי האמונה ומסירותו להם. בנצרות הקלאסית, נוצרי אינו יכול להיחשב צדיק אם לא האמין באמונה שלמה בעיקרי האמונה המנוסחים בקרדו. אמצעי חשוב לכפרה זו הוא הווידוי על סף המוות – על הגוסס להתוודות על חטאיו ולחזור בתשובה בפני כומר מוודה, על מנת שנפשו תעזוב את העולם הזה חפה מחטאים.
היסטוריה של הנצרות
לידת הנצרות וגיבושה בידי פאולוס
ההיסטוריה הקדומה של הנצרות אינה ידועה בצורה מושלמת. היא נסמכת על הכתוב באוונגליונים ("ספרי הבשורה") של הברית החדשה. מקורות אחרים הם כתבי היסטוריונים רומיים וכתבי יוסף בן מתתיהו. בתלמוד, ובתוספתא מוזכר אדם בשם ישו הנוצרי, ראו ערך ישו (יהדות).
עם זאת, החוקרים בוחנים את הטקסטים הקדומים בזהירות, תוך התייחסות לכך שהכתבים מכילים התייחסויות שונות לאותם הנושאים, באופן בו לעיתים סותר חלק אחד את האחר. חוקרים בעלי גישות שונות מסכימים, במידה כזו או אחרת, כי ישנו גרעין של אמת היסטורית בכתבי הקודש, כאשר המחלוקת היא על גבולותיו של אותו הגרעין.
נדבך חשוב באמונה הנוצרית המוקדמת פותח על ידי פאולוס (שאול התרסי), ולפיו ישו הוא בנו של האלהים (נקרא גם "שה האלוהים") שירד לגאול את האנושות על ידי מותו. לפי אמונה זו, צליבתו בידי הנציב הרומי פונטיוס פילטוס באה ככפרה על חטאי האנושות ועל החטא הקדמון – מושג שהייתה מחלוקת לגבי טיבו בין הקהילות הנוצריות המוקדמות. האוונגליונים מספרים כי ישו קם לתחייה שלושה ימים לאחר צליבתו, ועלה לשמים זמן-מה לאחר מכן. על פי האמונה הנוצרית יחזור ישו פעם נוספת על מנת לגאול את העולם באחרית הימים (אירוע המכונה "האפוקליפסה").
בתחילת דרכם, היו הנוצרים מפוזרים כתות-כתות. ניכר כי בקרב מאמינים מוקדמים אלו היו גישות מגוונות למסורת, אולם לצד זאת נראה שהכתבים ההיסטוריים החלו להתאחד סביב גרעין עקבי של אמונה ומסורת, שהלך והתחדד עם הזמן.
על פי המסורת האוונגליונית מרים לא התעברה מבעלה, אלא מרוח הקודש, כך שהיא נותרה בבתוליה על אף ההתעברות. כיוון שכך היא מכונה בנצרות "מרים הבתולה", והיא הפכה שנייה בחשיבותה רק לישו עצמו, שכן היא האישה היחידה שלא נזקקה לחטא הקדמון כדי להתעבר, וכיוון שהיא נשאה ברחמה את "בן האלוהים".
על פי הברית החדשה, חכמים שבאו מן המזרח באו לבקר את הרך הנולד ולהביא לו מתנות כיוון שראו בו את מלך היהודים החדש וייחסו ללידתו חשיבות רבה. המלך הורדוס ששמע על כך הורה להוציא להורג את כל התינוקות בבית לחם, אולם יוסף הספיק לברוח עם משפחתו למצרים, וכך הציל את התינוק. בעוד ישו מיוחס בברית החדשה לשושלת בית דוד, הורדוס לא היה שייך לשושלת זו. משמת הורדוס, חזר יוסף עם משפחתו לארץ ישראל. משהתבגר החל ישו להטיף, ואף אסף סביבו תלמידים, אולם המפנה הגדול בחייו חל כשפגש את יוחנן המטביל.
מבחינת התפיסה המקובלת במחקר, ישו והחברים הראשונים במסורת האמונה הנוצרית היו יהודים, והושפעו בהתאם ממסורות אמוניות שהיו נפוצות בקרב יהודי ארץ ישראל. כאשר מנהיגי היהדות לא קיבלו את ישו כמשיח, החלו ראשוני הנוצרים לבדל את עצמם מהיהדות בהדרגה. לצד ההשפעות המשמעותיות של תאולוגיה יהודית, חוקרים מוצאים בכתבי הנוצרים השפעות רבות של תאולוגיה הלניסטית.
התנצרות האימפריה הרומית
כאשר הגיעה הנצרות לרומא, חששו הקיסרים מפניה והוציאו בשנים 200–250 מספר צווים אימפריאליים כנגד הדת החדשה. בשנת 250 התחילה רדיפה מעשית של הנצרות ושל מאמיניה.
במהלך המאה הרביעית, קונסטנטינוס, קיסר האימפריה הרומית החליט להפסיק לרדוף את הנצרות ולבסוף התנצר; בצו מילאנו הכריזו שני הקיסרים, קונסטנטינוס וליקיניוס כי הדת הנוצרית הפכה לדת מותרת (Religio licita) באימפריה וכי יש לאפשר לבני הדת הנוצרית חופש דת, מעשה שהעניק לנצרות מעמד של "דת רשמית באימפריה". שנה זו, 313 שנים לאחר הולדת ישו, נחשבת לתחילתה של הכנסייה הקתולית הרומית, ששלטה שלטון ללא מצרים באירופה במהלך אלף שנים הבאות, בתקופת ימי הביניים. הכמורה קיבלה מעמד היררכי ובראשה עומד האפיפיור – ראש הכנסייה.
תאודוסיוס הראשון הכריז ב-380 על הפיכת הנצרות מדת נסבלת (Religio licita) לדת רשמית באימפריה הרומית וב-392 כי הנצרות הופכת לדת המותרת היחידה, כל פולחן שאינו נוצרי נאסר לחלוטין.
על מנת להעמיק את שליטתה, הקימה הכנסייה הקתולית את המיסיון הנוצרי: תנועה שמטרתה העיקרית להחדיר את הדת הנוצרית בקרב עמים לא-נוצריים, אשר פעולתה הביאה במהלך ההיסטוריה להפצת הנצרות ברחבי העולם.
הנצרות בימי הביניים
ממוזער|שמאל|250px|קתדרלת טורנה המשלבת אדריכלות רומנסקית עם אדריכלות גותית, מסגנונות הבנייה הבולטים בימי הביניים.
הסכיזמה הגדולה, במאה ה-11 אירע פילוג בכנסייה הנוצרית עם היפרדות הכנסייה הרומית-קתולית שמרכזה בקריית הוותיקן שברומא מן הכנסייה הביזנטית-אורתודוקסית שמרכזה בקונסטנטינופול (ביזנטיון, כיום איסטנבול). שתי הכנסיות הופרדו בשל סיבות דוקטריניות, תאולוגיות, לשוניות, פוליטיות וגאוגרפיות.
הקרע המערבי, בעקבות סכסוכים פוליטיים, השליט הרומי, קלמנס החמישי העתיק את מקום משכנו מרומא לאביניון והקים את אפיפיורות אביניון. בשנת 1378, גרגוריוס האחד עשר רצה לשחזר את מקום משכנו חזרה לרומא. הוא לא הספיק לבצע את המעבר. לאחר מותו נוצר פילוג במזג הדתי של האימפריה כיוון שהאפיפיור נטל סמכויות בנושאים דתיים וחילונים גם יחד. לכן, חלק מהבישופים תמכו באפיפיור רומא וחלק באנטי-אפיפיור שליט הצרפתי.
בין המאה ה-11 והמאה ה-13 התרחשו סדרת מסעות צבאיים שיזמו האפיפיורים הנוצריים. מסעות אלה קרויים בשם הכולל "מסעי הצלב". הם החלו כניסיונות לכבוש את ירושלים מן המוסלמים ולהביאה תחת שלטון נוצרי, אך הפכו למלחמות טריטוריאליות. המשתתפים במסעות אלה נקראו בשם צלבנים.
אחרי שהקיסר הביזנטי אלכסיוס הראשון ביקש עזרה להגנת ממלכתו כנגד הטורקים הסלג'וקים, האפיפיור אורבנוס השני קרא לכל הנוצרים להצטרף למלחמה כנגד הטורקים, שתחשב להם ככפרה על חטאיהם. צבאות הצלבנים צעדו לעבר ירושלים, במה שנחשב למסע הצלב הראשון, ובזזו ערים אחדות בדרכם. ב-1099 נכבשה ירושלים, והאוכלוסייה היהודית והמוסלמית נטבחה. כתוצאה ממסע הצלב הראשון הוקמו מספר מדינות צלבניות, ובראשן ממלכת ירושלים.
מסעי הצלב שחררו גל חסר תקדים של אלימות שבאה לידי ביטוי בטבח של יהודים בכל רחבי אירופה, ובמקרי אלימות כלפי הנוצרים הפורשים האורתודוקסים במזרח.
הרפורמציה
במאה ה-16 חל פילוג משמעותי נוסף בנצרות. תנועת הרפורמציה שהנהיג מרטין לותר, נזיר אוגוסטיני גרמני, הביאה לכך שקהילות נוצריות בצפון אירופה ניתקו את קשריהן עם רומא, וגיבשו ממסדים דתיים משלהם. הכנסיות האלה מכונות עד היום "פרוטסטנטיות" (מהפועל הלטיני שפירושו "למחות, להתנגד").
הנצרות הפרוטסטנטית קמה בעיקר בתגובה לשחיתות בממסד הכנסייתי ולחוסר גמישות מספיק בממסד ההגותי הקתולי.
בשנים אלה הוקם המסדר הישועי שנלחם בכפירה הפרוטסטנטית, ובכך נוסף למספר מסדרים נוצרים אחרים, כגון מסדר הפרנסיסקנים (שהוקם עוד בראשית המאה ה-13 ואשר גם הוא נלחם ב"כפירה" בסמכות הכנסייה הקתולית).
הנצרות בתקופת הרנסאנס ובעת החדשה
שמאל|ממוזער|250px|אחוז הנוצרים בכל מדינה.
בתקופת הרנסאנס באירופה, עם הופעת תנועות האתאיזם והליברליזם במאות ה-15–18 נחלש כוחה של הנצרות בהדרגה. אירעו עימותים רבים בין מוקדי הכוח הנוצריים לבין שליטי המדינות, שפחדו מעוצמת היתר שהייתה נתונה בידי הכנסייה הנוצרית.
למרות תהליכי הכרסום במעמד הדומיננטי של הנצרות, עם תחילת העת החדשה התפשטה הנצרות אל מעבר לאירופה בזכות פעולתן של האימפריות האירופיות, ששלטו בחלקים נרחבים של העולם, הביאו להתיישבות נוצרים ביבשות אחרות ופתחו בפני המיסיון הנוצרי אוכלוסיות יעד חדשות.
בתחילת המאה ה-21 משתייך כשליש מאוכלוסיית העולם לאחד מהזרמים של הדת הנוצרית. הנוצרים מהווים את הדת הגדולה ביותר בעולם, וכן את הקהילה הדתית הנרחבת והמגוונת ביותר, שלה כנסיות בכל אומה בעולם. סימן לדינמיות של הדת הנוצרית הוא מעבר המרכז הדמוגרפי של הנצרות ממדינות המערב לאמריקה הלטינית, אפריקה, אסיה ואזור האוקיינוס השקט, שם חיים למעלה ממחצית הנוצרים בעולם. מגמה זו הואצה בשל דעיכת השפעתה של הכנסייה באירופה. הנצרות, ככנסייה האוניברסלית האמיתית הראשונה, מייצגת תופעה בהיסטוריה של הדתות, שאת הצלחתה יש לייחס בראש ובראשונה למיסיון.
בעת המודרנית משמש המונח בהשאלה לתיאור ארצות שיש בהן רוב נוצרי מובהק. היום המונח משמש לתיאור כלל הישויות הפוליטיות הנמצאות בשליטה נוצרית או כלל הקהילות הנוצרית וקהילות בעלי תרבות נוצרית בעולם. הנצרות שולטת באירופה (76.2%), אמריקה (90% בדרום אמריקה ו-77.4% בצפון אמריקה), צפון אסיה, אפריקה הדרומית ואוקיאניה (77.3%). מספר הנוצרים נאמד כיום כ-2.3 מיליארד מאמינים.
הפולחן הנוצרי והסקרמנטים
שמאל|200px|ממוזער|הדגל הנוצרי, עוצב בסוף המאה ה-19, נמצא בשימוש על ידי כנסיות וקהילות נוצריות ברחבי העולם בגרסאות שונות
הספר המקודש לנצרות הוא הביבליה (Bible) הכולל את "הברית הישנה" (התנ"ך), בכריכה אחת עם הברית החדשה. הברית החדשה על-פי הנצרות באה לעולם כדי לחדש את הברית הישנה עם האל.
מקום המפגש הדתי של הנוצרים מכונה כנסייה (שם זה משמש גם לתיאור המנגנון הדתי הכולל), ושימושה העיקרי הוא לתפילה.
איש הדת הממונה על התפילות בכנסייה קרוי כומר, ולו קהילת מאמינים, אנשי דת נוספים בסולם ההיררכיה הם בישוף שהוא הדרגה הדתית הגבוהה ביותר, וקרדינל (חשמן) שהוא דרגה מנהלית.
הסמל של הדת הנוצרית הוא הצלב, המסמל את צליבתו וקורבנו של ישו.
היום המקודש של הנצרות הוא יום ראשון, שבו נהוג לשבות מעבודה וללכת לכנסייה ואף נהוג לדחות אליו חגים ואירועים.
מקום מקודש. ארץ ישראל ככלל נחשבת כארץ הקדושה, ובה ערים ואתרים רבים כמו בית לחם, נצרת, ירושלים ובה כנסיית הקבר שבה נקבר ישו ודרך הייסורים – הדרך שבה הלך ישו אל מותו, נהר הירדן, ומקומות נוספים שבהם עשה ישו ניסים לפי המסורת כמו הכנרת. מאמינים נוצרים שבאים לבקר בארץ ישראל מסיבות דתיות נקראים צליינים.
הביבליה
שמאל|ממוזער|200px|תנ"ך גוטנברג, הוא ההדפסה הראשונה של תרגום התנ"ך ללטינית (הוולגטה)
בקאנון הנוצרי יש שני חלקים:
הברית הישנה (שכולל בתוכו את ספרי התנ"ך)
הברית החדשה
הברית הישנה של הנוצרים מקביל בעיקרו לספרי התנ"ך. אולם סדרם של הספרים שונה, וכן מספרם, ובכנסיות מסוימות (חוץ מהפרוטסטנטים) הוא כולל גם ספרים וחלקי ספרים שאינם בתנ"ך. הסיבה המרכזית לשינויים האלה – הסדר השונה, החלוקה השונה, והחומר הנוסף – היא העובדה שהמסורת הטקסטואלית בנצרות נובעת מתרגום השבעים במקום נוסח המסורה. סדרם של ספרי הברית הישנה בכל הכנסיות הנוצריות דומה לזה של תרגום השבעים, וגם הספרים וחלקי הספרים הנוספים – מקורם בו. הנצרות הפרוטסנטית הקפידה לכלול בביבליה רק את הספרים הנמצאים בתנ"ך העברי (Veritas Hebraica), ואולם את סדרם של הספרים וחלוקתם השאירה לפי תרגום השבעים.
הברית החדשה כוללת 27 ספרים שנכתבו ביוונית קוינה בין השנים 45 ל-100 לספירה. השם "ברית החדשה" מבוסס על האמונה הנוצרית כי הברית האלוהית עם ישראל הוחלפה בברית חדשה שאותה בישר ישו לכל אומות העולם (supersessionism). מקור הביטוי בספר ירמיה (לא, ל-לב): "הִנֵּה יָמִים בָּאִים נְאֻם-ה' וְכָרַתִּי אֶת-בֵּית יִשְׂרָאֵל וְאֶת-בֵּית יְהוּדָה, בְּרִית חֲדָשָׁה לֹא כַבְּרִית אֲשֶׁר כָּרַתִּי אֶת-אֲבוֹתָם בְּיוֹם הֶחֱזִיקִי בְיָדָם לְהוֹצִיאָם מֵאֶרֶץ מִצְרָיִם..."
סמלים נוצריים
שמאל|ממוזער|200px|קרוסיפיקס
שמאל|ממוזער|200px|"הדג" Ichthys , כתובת עתיקה מאפסוס
בנצרות הסמלים תופסים מקום חשוב בחיי המאמין הנוצרי המסמלים את זהותו ודבקות באמונותו.
צלב – הצלב הוא הסמל המזוהה ביותר עם הנצרות, והחל להופיע כבר במאה ה-3 בתור סמל נוצרי. הצלב יכול לבוא בתור קרוסיפיקס שעליו מונח ישו או לא דמותו. הצלב משמש כקמע של לנוצרים אשר עונדים על צווארם או מעל המיטות. נוצרים מאמינים, שאדם המעביר את הצלב שלו לאדם אחר מביא עליו את מזלו לטוב ולרע. בנוסף נוצרים חוגגים בחג הצלב שנקראה גם התרוממות הצלב המציין את הסמל כחלק מהגאולה האנושית.
קרוסיפיקס (מלטינית cruci fixus – "קבוע על צלב") – צלב שעליו דמותו של ישו בתנוחת צליבה.
הכי רו – כי רו, הנודע גם כצלב קונסטנטינוס, כריסטוגרם או לאבּארוּם (Labarum), הוא מונוגרמה המצליבה את שתי האותיות הראשונות במילה "כריסטוֹס", או "משיח" ביוונית (Χριστός). האות כי (χ) מבוטאת ביוונית ככ' רפה, והאות רו (ρ) מבוטאת כר'.
ישו הילד – הוא פולחן הנפוץ בעיקר בכנסייה הרומית קתולית ומציין את תקופת הילדות של ישו בתור "הילד הקדוש". בדרום אמריקה ובמקומות אחרים בעולם נוהגים לחגוג לכבוד ישו הילד פסטיבל נוסף לחגיגות על לידתו בחג המולד והתגלותו כאל בעת שנולד בחג ההתגלות המערבי.
"הדג" – בתקופה בה הייתה הנצרות נרדפת על ידי השלטון הרומי, ניצלו הנוצרים את המילה דג ביוונית ΙΧΘΥΣ ichthus או Ichthys כראשי תיבות של Iēsous Christos, Theou Huios, Sōtēr. כלומר ישוע המשיח בן אלוהים מושיע. וכך הפך הדג לסמל נוצרי. חיזוק לנוהג זה היה נס הדגים של ישו.
הסקרמנטים הנוצריים
שמאל|ממוזער|200px|הסקרמנטים הנוצריים
בנצרות הקתולית מהווים הסקרמנטים צינורות להעברת החסד האלוהי למאמין. על-פי הדוקטרינה הקתולית, העניק ישו את הסקרמנטים למאמינים מאחר שזוהי דרך מוחשית דרכה יוכלו לקבל את החסד. עד המאה ה-12 היו נהוגים סקרמנטים רבים ולא הייתה קיימת שיטה סדורה אחת. פטר לומברד, בן המאה ה-12, היה הראשון, אשר מנה שבעה סקרמנטים מרכזיים. במאה ה-13 קיבל תומאס אקווינס את רשימת הסקרמנטים של לומבארד ואלו אושרו בקונסיל של פירנצה במאה ה-15 ובקונסיל של טרנט במאה ה–16. המנהגים הסימבוליים שלא הוכנסו לרשימה זו נקראו ברבות הימים סקרמנטלים (Sacramental). למרות חשיבותה של רשימה זו, רק את הסקרמנטים של הטבילה וההודיה אפשר לשייך למעשים של ישו המוזכרים בברית החדשה. הכנסייה התמודדה עם בעיה זו בקובעה כי חמשת הסקרמנטים האחרים נובעים מאותם שניים ומרומזים באמונה. בכל שבעת הסקרמנטים טבועה סמליות, המתייחסת על הכנסייה, וכל אחד מהם מעניק את החסד בצורה האופיינית לו.
שבעת הסקרמנטים שהפכו קאנוניים הם: טבילה, קונפירמציה, נישואין, אוכריסטיה (במהלך המיסה), וידוי, המשיחה האחרונה וההסמכה לכהונה.
החגים הנוצריים
שמאל|ממוזער|200px|קישוט עץ חג המולד – ממנהגי חג המולד
ממוזער|שמאל|200px|ביצי פסחא מקושטות – ממנהגי חג פסחא
חג הפסחא – מציין את תחיית ישו לאחר צליבתו.
חג המולד – מציין את הולדת ישו.
חג העלייה לשמים (אסנסיון) – מציין את עלייתו של ישו השמיימה.
חג ההתגלות – מציין את התגלות האלוהים בצורת אדם.
חג הבשורה – מציין את הבשורה למרים. ההודעה שעל פי הנצרות הביא המלאך גבריאל למריה, ובה נמסר לה כי היא תלד בן, שאביו הוא האל. תשעה חודשים מאוחר יותר נולד ישו.
חג שבועות (פנטקוסט – חמישים יום ביוונית (7 שבועות)) – מציין את צליחת רוח הקודש על השליחים (האפוסטולים).
ישנם זרמים שיש בהם חגים עממיים נוספים, שההיבט הנוצרי בהם אינו מרכזי, והם שרידים מתרבויות קודמות, כמו ליל כל הקדושים וחג האהבה (יום ולנטינוס).
חלק מהחגים אינם נחגגים על ידי זרמים מסוימים כמו חג הבשורה שאינו נחגג בכנסייה הארמנית. התאריכים שהם חלים יכולים להיות שונים בין הזרמים השונים כמו בין הקתולים והפרוטסטנטים שחוגגים את החגים באותו תאריך, לבין האורתודוקסים והארמנים שחוגגים את החגים בתאריכים אחרים.
היררכיה ותפקידים בנצרות
נזיר
אב מנזר (ארכימנדריט)
דיאקון
כומר
בישוף
ארכיבישוף
קרדינל (חשמן), מיטרופוליטן
פטריארך
אפיפיור
ההשפעה התרבותית של הנצרות
השפעת הנצרות על תרבות המערב נתנה את אותותיה לאורך ההיסטוריה. ההשפעה המאסיבית נעשתה משום שהכנסייה הייתה כמעט תמיד המקור היחיד של שירותים חברתיים בסיסיים, כמו חינוך ובריאות, הקמת אוניברסיטאות ועוד. בנוסף, ישנם היסטוריונים הטוענים כי הכנסייה השפיעה בצורה חיובית ומשמעותית על התפתחות המדע,Rodney Stark, For the Glory of God: How Monotheism Led to Reformations, Science, Witch-Hunts and the End of Slavery, 2003, Princeton University Press, , page 123 והכמרים שעסקו במדע, אשר מרביתם היו ישועים, הובילו את עולם המדע בשלל תחומים, ביניהם ניתן למנות את האסטרונומיה, הגנטיקה, המטאורולוגיה, הסייסמולוגיה, הפיזיקה, ועוד. חלק לא מבוטל מן הכמרים הללו הפכו ל'אבות' המחקר בתחומים אלו. כמה חוקרים קובעים שהנצרות תרמה לעליית המהפכה המדעית.
הכנסייה עודדה את התפתחות הרפואה ואת שירותי הרווחה, היו לה השפעות בכלכלה; בתרבות ופילוסופיה; ספרות, שפות, בלשנות, מוזיקה, תיאטרון, ופוליטיקה, משפטים, חינוך, אנטומיה, אדריכלות, עודדה את מאמיניה לדאוג להיגיינה אישית, ובכל תחומי החיים.
השפעת הנצרות לא מפסיק על התרבות המערבית, גם הנוצרים מילאו תפקיד בולט בפיתוח תכונות החלוצית של הציוויליזציה האסלאמית.
ההשפעה התרבותית של הנצרות עצומה. פסטיבלים כמו חג הפסחא וחג המולד מסומנים כמו חגים אוניברסליים; הלוח הגרגוריאני שהונהג על ידי האפיפיור גרגוריוס ה-13, הוא הלוח שמשמש ברובן המכריע של מדינות העולם לקביעת מועדים "אזרחיים", ובספירת הנוצרים השיטה לפיה נספרות שנים יחסית לשנת לידתו המשוערת של ישו. ברשימת 100 האנשים המשפיעים ביותר בהיסטוריה, יש 65 נוצרים מתחומים שונים. בנוסף, כ-65.4% מזוכי פרס נובל עד 2000 היו נוצרים.
פלגים היסטוריים בנצרות
הכנסייה הנוצרית התפלגה מספר פעמים על רקע חילוקי דעות. חלק מהפלגים או הסיעות לא שרדו וחלקם קיימים עד היום. היו פלגים שחזרו והתפלגו לפילוגי משנה. חלק מהפלגים הוכרזו כמינות ומאמינהם נרדפו על ידי הזרם המרכזי (האורתודוקסי), בנוסף היו זרמים גנוסטיים שרובם לא הוכרו כחלק מהנצרות ונרדפו בגלל השקפתם השונה וכן כתות של יהודים-נוצרים כמו האתינגאנים שלא השתלבו בזרם המרכזי של הנצרות ונשארו מחוץ לו, לכן לא הוגדרו כאלו שהתפצלו מהנצרות.
הפילוגים המשמעותיים הראשונים היו
הפילוג האריאני: האריאנים הוכרזו כמינים על ידי ועידת ניקיאה ב-325 אחרי מאבק בין אריוס, שטען שישו נברא בשלב כלשהו על ידי האל האב ואין שוויון ביניהם, לאתנסיוס שעמד על עקרון השילוש הקדוש ועל כך שהאל הבן שווה במהותו ונצחי יחד עם האב.
הפילוג הנסטוריאני: הנסטוריאנים הוכרזו כמינים בוועידת אפסוס ב-431, נרדפו וחלקם, המאורגנים בכנסייה האשורית ובכנסייה הכלדית שרדו רק בזכות כך שחיו בשטחי איראן של ימינו, מקום בו לכנסייה האורתודוקסית לא הייתה דריסת רגל. המאבק היה בעיקר בין נסטוריוס לקירילוס על טבעו של ישו. נסטוריוס הדגיש את שלמותם ונבדלותם של שני טבעי ישו, האלוהי והאנושי, ושרק האחרון סבל ומת על הצלב. קירילוס דבק בכך ששניהם היו מותכים ללא הפרד.
הפלגיאנים: גם הפלגיאנים, שהאמינו כי האדם יכול להיות טוב גם ללא עזרת האל, הוקעו בוועידת אפסוס כמינים ולא שרדו.
הפילוג המונופיזיטי: הפילוג עם המונופיזיטים שחלקו על הדיופיזיטיות שנתקבלה בוועידת כלקדון ב-451. ראשם אויטיכס טען שלישו היה רק טבע אחד שהאנושי והאלוהי הותכו בתוכו, בעוד שהדיופיזיטים עמדו על כך ששני טבעיו נבדלים זה מזה ולא התאחדו. גרסה מתונה מאוד של המונופיזיטיות, שמצדדיה מכונים מיאפיזיטים, שלטת עד היום בכנסיות האוריינטליות, שסירבו לאשרר את מצע כלקדון. הייתה גם מינות הפשרה של המונותליטיזם, שניסתה לאחד בין שתי הגישות אך הוקעה אף היא לבסוף ב-681.
פילוג מזרח-מערב: ב-1054 היה הפילוג הגדול בין הכנסייה המערבית (הקתולית) לבין הכנסייה המזרחית (האורתודוקסית)
הרפורמציה: במאה ה-16 התרחש הפילוג בין הכנסייה הקתולית לפרוטסטנטית. במקביל לרפורמציה במערב היו כנסיות מזרחיות (הכנסיות האוניאטיות) שקיבלו על עצמן את חסות האפיפיור.
זרמים היסטוריים
אריאנים
פלגיאנים
מונופיזיטים
מונותליטים
מיאפיזיטים
פלגים בנצרות כיום
שמאל|ממוזער|250px|מדינות העולם הנוצרי בסגול; מדינות בעלות מיעוט נוצרי בוורוד
התפשטות הנצרות וגידול האוכלוסייה ב"עולם השלישי" יצרו מצב שבו רוב האוכלוסייה הנוצרית רחוקה ממרכזי הממסד הדתי. מרכזה של הכנסייה הרומית-קתולית, למשל, הוא ברומא, אף על-פי שרוב מאמיניה חיים בדרום אמריקה ובפיליפינים. בנוסף, אירופה עברה בשתי המאות האחרונות תהליך מואץ של חילון, ובמזרח התיכון הוקמו מדינות מוסלמיות (ארצות ערב, טורקיה) ומדינה יהודית (ישראל), כך שמרכזי הנצרות המסורתיים והגדולים נמצאים באזורים חילוניים (גם אם בעלי מסורת נוצרית) או באזורים שאינם נוצריים כלל. אלה הן סוגיות שנמצאות במוקד הדיונים על עתיד הנצרות.
הנצרות המערבית
נצרות מערבית-לטינית
הכנסייה הרומית הקתולית (דרום אירופה ומרכזה, דרום אמריקה, מרכז אפריקה ומערבה, הפיליפינים, ארצות הברית, קנדה ועוד).
נצרות פרוטסטנטית
הכנסייה הפרוטסטנטית כוללת את הקבוצות הבאות:
הכנסייה הפרוטסטנטית הלותרנית (צפון אירופה, סקנדינביה)
הכנסייה הפרוטסטנטית הקלוויניסטית (מרכז אירופה)
הכנסייה הפרוטסטנטית האנגליקנית (הממלכה המאוחדת, צפון אמריקה, דרום אפריקה, אוקיאניה ועוד)
הכנסייה הפרוטסטנטית האוונגליסטית (ארצות הברית בעיקר)
הכנסייה הפרוטסטנטית הפנטקוסטלית (ארצות הברית, מערב אפריקה)
הכנסייה הפרוטסטנטית הבפטיסטית (צפון אמריקה, רוסיה, אנגליה)
נצרות מורמונית
הכנסייה המורמונית (ארצות הברית)
הנצרות המזרחית
נצרות אורתודוקסית
הכנסייה האורתודוקסית כוללת את:
הכנסייה היוונית האורתודוקסית (יוון, קפריסין)
הכנסייה הרומנית האורתודוקסית (רומניה, מולדובה, סרביה ואוקראינה וגם במערב אירופה וארצות הברית)
הכנסייה הפרבוסלבית (רוסיה, אוקראינה, בולגריה, סרביה ועוד)
הכנסייה הגאורגית (גאורגיה)
נצרות אוריינטלית
הכנסייה האוריינטלית כוללת את:
הכנסייה הארמנית (ארמניה)
הכנסייה הקופטית (מצרים, סודאן)
הכנסייה הסורית (טורקיה, סוריה)
הכנסייה האורתודוקסית האתיופית (אתיופיה, אריתריאה, נפרדה מן הכנסייה הקופטית ב-1959)
נצרות קתולית מזרחית
הכנסייה הקתולית המזרחית כוללת את:
הכנסייה המרונית
הכנסייה הסורית הקתולית
הכנסייה הקתולית הארמנית
הכנסייה המלכיתית היוונית-קתולית
הכנסייה היוונית-קתולית הרומנית
נוצרים בקהילות נוצריות (לפי מדינות)
כ-246 מיליון
כ-175 מיליון
כ-107 מיליון
כ-105 מיליון
כ-86 מיליון
כ-80 מיליון
כ-67 מיליון
כ-63 מיליון
כ-58 מיליון
כ-52 מיליון
כ-47 מיליון
כ-45 מיליון
כ-44 מיליון
כ-38 מיליון
כ-35 מיליון
כ-34 מיליון
כ-34 מיליון
כ-33 מיליון
כ-33 מיליון
כ-29 מיליון
כ-28 מיליון
כ-26 מיליון
כ-25 מיליון
כ-24 מיליון
כ-19 מיליון
כ-18 מיליון
כ-17 מיליון
כ-15 מיליון
כ-15 מיליון
כ-14 מיליון
כ-13 מיליון
כ-13 מיליון
כ-13 מיליון
כ-12 מיליון
כ-12 מיליון
כ-11 מיליון
כ-10 מיליון
כ-9 מיליון
כ-9 מיליון
כ-9 מיליון
כ-8 מיליון
כ-7 מיליון
כ-7 מיליון
כ-7 מיליון
כ-7 מיליון
כ-7 מיליון
כ-6 מיליון
כ-6 מיליון
כ-5 מיליון
כ-5 מיליון
כ-5 מיליון
כ-5 מיליון
כ-5 מיליון
כ-4 מיליון
כ-4 מיליון
כ-4 מיליון
כ-4 מיליון
כ-4 מיליון
כ-4 מיליון
כ-4 מיליון
כ-4 מיליון
כ-3 מיליון
כ-3 מיליון
כ-3 מיליון
כ-3 מיליון
כ-3 מיליון
כ-3 מיליון
כ-3 מיליון
כ-3 מיליון
כ-3 מיליון
כ-2 מיליון
כ-2 מיליון
כ-2 מיליון
כ-2 מיליון
כ-2 מיליון
כ-2 מיליון
כ-2 מיליון
כ-2 מיליון
כמיליון
כמיליון
כמיליון
כמיליון
לפי יבשות:
אמריקה (הדרומית והצפונית) כ-804 מיליון
אירופה כ-565 מיליון
אפריקה כ-517 מיליון
אסיה כ-285 מיליון
אוקיאניה כ-13 מיליון
סה"כ: מיליארד ו-905 מיליון נוצרים במדינות אלו.
בין הנצרות והיהדות
הנצרות התפתחה מתוך היהדות כפי שהייתה במאה הראשונה לספירה. בדרשת ההר אמר ישו: "אַל תַּחְשְׁבוּ שֶׁבָּאתִי לְבַטֵּל אֶת הַתּוֹרָה אוֹ אֶת הַנְּבִיאִים; לֹא בָּאתִי לְבַטֵּל כִּי אִם לְקַייֵּם". הנצרות ביקשה להתמקד באמונה במקום בקיום מצוות. תפיסות יסוד רבות שאלה הנצרות מן היהדות ובראשם הרעיון המשיחי. היא גם אימצה את התנ"ך כספר קדוש המכונה "הברית הישנה", והוסיפה לו את "הברית החדשה".
עם זאת, הנצרות רדפה את היהודים במשך שנים ארוכות, במסעות הצלב, באינקוויזיציה ועוד. היא האשימה אותם ברצח האלוהים, בעיוורון ובסירוב מודע לקבל את התגשמות נבואות התנ"ך לכאורה; וטענה שהיהודים שלא קיבלו את ישו נכרתו מעם ישראל, שהכנסייה היא המשכו הבלעדי (תאולוגיית החילופין). בעידן המודרני פחתה האנטישמיות הנוצרית וישנם זרמים בנצרות התומכים במדינת ישראל וביהודים (ראה: ועידת הוותיקן השנייה).
היהדות המסורתית דחתה את הנצרות בתוקף מיום היווסדה. בתקופת שמואל הקטן נוספה ברכה לתפילת העמידה כנגד המינים, המכוונת גם לנוצרים (ברכת המינים). בתלמוד מובאים דברים חריפים כנגד הנצרות (חלקם צונזרו על ידי הצנזורה). נאמר שכל לצון אסור מלבד התלוצצות על עבודה זרה ומינות (הנצרות). הנצרות מכונה בגמרא "מינות", שעליה נאמר במשלי: "כל באיה לא ישובון ולא ישיגו אורחות חיים" כלומר לא יוכלו לחזור בתשובה. הרמב"ם ופוסקים אחרים (יש שחלקו עליו) ראו בנצרות עבודה זרה (שהיא החמורה שבעבירות על פי היהדות). על פי המדרש מלכות רביעית זו מלכות אדום הרשעה (המזוהה במפרשים עם הנצרות), ש"אין לה חקר והיא משולה כנגד התהום".
גלריית תמונות
ראו גם
ערבים-נוצרים
נוצרים בארצות הברית
לקריאה נוספת
.
.
ז'ראר ואלֶה, הנצרות הקדומה: היסטוריה וספרות בתקופת כינונה (800-100), רעננה: האוניברסיטה הפתוחה, 2005.
רבקה ניר (עורכת), הנצרות הקדומה – שלוש המאות הראשונות, רעננה: הוצאת האוניברסיטה הפתוחה, 2008.
פאו פיגרס, הרוח והכלה: מבוא לתולדות הנצרות הקדומה, ירושלים: אקדמון, 2013.
אריה קופסקי, סרג' רוזר, האמונה הנוצרית הקדומה: אתגרים, תמורות, פולמוסים, תל אביב: אדרא, 2018.
קישורים חיצוניים
מילון מונחים
רשימת פרסומים על נצרות בעברית
הערות שוליים
*
קטגוריה:דתות אברהמיות
קטגוריה:דתות מונותאיסטיות
קטגוריה:תרבות המערב
| 2024-10-16T10:35:03
|
רפורמציה
|
REDIRECT הרפורמציה הפרוטסטנטית
| 2005-05-25T17:50:30
|
שפה עילית
|
הפניה שפת תכנות עילית
קטגוריה:מונחים בתוכנה
| 2017-02-26T19:23:55
|
אסטרונום
|
שמאל|ממוזער|250px|גלילאו גליליי, נחשב כאבי האסטרונומיה המודרנית
שמאל|ממוזער|250px|אסטרונום סיני. איור משנת 1675 לערך.
אסטרונום (נקרא בעבר גם: תוכןהערך .) הוא מדען החוקר את מיקומם ואת תכונותיהם של גרמי השמיים. כמו כן, הוא מודד את תנועתם של גרמי השמיים ואת תפוצתם ביקום.
מקצוע האסטרונומיה נחשב למדע העתיק בעולם. ישנה חפיפה מסוימת בין עבודתם של אסטרונומים לעבודתם של אסטרופיזיקאים ומתקיים ביניהם שיתוף פעולה. במסגרת זו, מנסים האסטרונומים למצוא עדויות לתהליכי ההיווצרות וההתפתחות של גרמי השמיים, ושל היקום בכלל.
היסטוריה
יש עדויות ארכאולוגיות ברורות לאסטרונומים בתרבויות העתיקות ביותר, החל מתקופת הפריחה של שומר (כ-6,000 שנה לפני זמננו). האסטרונומים המצרים הקדמונים עסקו בתצפיות שסייעו לקבוע את לוח השנה. נמצאו גם כתבים אסטרונומיים מימיה האחרונים של ממלכת בבל, מן המאה השלישית או השנייה לפני הספירה.
בעולם ההלניסטי, התפתח מקצוע האסטרונום. אסטרונומים צפו באירועים כגון ליקויי חמה ולבנה והפיקו לוחות שנה למיפוי כיפת השמיים ויצירת קטלוגים ותאוריות. כתבים המיוחסים לאסטרונום אוודוקסוס מקנידוס (Eudoxus of Cnidus), מן המאה הרביעית לפני הספירה, כוללים מודל גאוצנטרי. ברבע השני של המאה השנייה לפני הספירה ערך היפרכוס (Hipparchus) קטלוג שכלל כ-1,000 כוכבים, והצביע על אי-דיוקים במודלים האסטרונומיים של מערכת השמש שהיו מקובלים בתקופתו.
במאה השנייה לספירה גיבש תלמי את המודל הגאוצנטרי, שמשל בכיפה עד לימי גלילאו. עם עליית האסלאם עלתה קרנם של האסטרונומים הערבים שהחלו בתקופה זו במחקר אסטרונומי רב, ועד היום מקובל לרוב הכוכבים שם ערבי. תקופת הרנסאנס הביאה עמה את האסטרונומים האיטלקים הגדולים, ואחריהם אסטרונומים נוספים באירופה. תגליותיהם של גלילאו גליליי וניקולאוס קופרניקוס, ויותר מכל – של יוהאנס קפלר פתחו את הצוהר לתאוריה החדשה של האסטרונומיה, התאוריה ההליוצנטרית שלפיה השמש היא במרכז היקום וכדור הארץ ושאר גרמי השמיים סובבים אותה.
באותה תקופה הומצא גם הטלסקופ שעד ימינו הוא הכלי החשוב ביותר באסטרונומיה. בעזרת הטלסקופ התגלו כוכבים רבים בשמיים, כוכבי לכת חדשים ואף גלקסיות. במאה ה-19 החלו האסטרונומים בספקטרוסקופיה שאפשרה לגלות את הרכבם הכימי של הכוכבים. במאה ה-20 החלו האסטרונומים לחקור גם תחומים שאינם בתחום האור הנראה בספקטרום האלקטרומגנטי, כמו גלי רדיו וקרני X.
אסטרונומים ידועים
שם לאום תקופת חייו תחומי פעילות הישגיו ת'אבת אבן קורהערבי826–901 אסטרונום, מתמטיקאי, פיזיקאי חקר נקודת השוויון, תורת המספרים ג'ון קואצ' אדמס (John Couch Adams)בריטי1819–1892 אסטרונום, מתמטיקאי חיזוי תנועות נפטון אבו ג'עפר מוחמד אל-ח'ואריזמיפרסי780? – 850? אסטרונום, מתמטיקאי, אסטרולוג, גאוגרף כתיבת ספר "אלגברה", המילה אלגוריתם היא שיבוב שמו, כתב ספר בגאוגרפיה, כתב ספר על אסטרונומיה שכלל חישובים שונים וטבלאות עם מידע אסטרונומי, ספר עם הנחיות לבניית ושימוש באצטרולב מארק אהרונסוןאמריקאי1950–1987 אסטרונום חקר קבוע האבל וכוכבי קרבון היינריך וילהלם אולברסגרמני1758–1840 אסטרונום, רופא, פיזיקאי גילוי אסטרואיד פאלאס, ווסטה, גילוי שביט 13P/Olbers יאן אורט (Jan Oort)הולנדי1900–1992 אסטרונום גילוי עננת אורט. יוהאן אנקה (Johann Franz Encke)גרמני1791–1865 אסטרונום גילוי שביט אנקה, חקר טבעות שבתאי, רווח אנקה אולוג בג (Ulugh Beg)פרסי1393–1449 אסטרונום, מתמטיקאי הקמת מצפה כוכבים, יצירת קטלוג כוכבים גדול רוברט אינססקוטי1861–1933 אסטרונום גילוי פרוקסימה קנטאורי, ומספר כוכבי זוג אנכסגורסיווני500–428 לפנה"ס אסטרונום, מתמטיקאי, גאוגרף, משורר מדידת ההיקף של כדור הארץ, חישוב מרחק עד השמש ארטוסתנסיווני276–194 לפנה"ס אסטרונום, פילוסוף חקר מבנה היקום אריאבהטההודי476–550 אסטרונום, מתמטיקאי חקר מערכת השמש, חקר פאי אריסטרכוס מסמוסיווני310–230 לפנה"ס אסטרונום, מתמטיקאי הצעת המודל ההליוצנטרי, חישוב מרחק עד השמש וולטר באדה (Walter Baade)גרמני, אמריקני1893–1960 אסטרונום חקר גלקסיית אנדרומדה, כוכב נייטרונים בראהמגופטההודי598–668 אסטרונום, מתמטיקאי הצעת אפס במתמטיקה, חישובים אסטרונומיים שונים טיכו ברההדני1546–1601 אסטרונום הקמת מצפה כוכבים וביצוע תצפיות רבות ג'ורדנו ברונואיטלקי1548–1600 אסטרונום, מתמטיקאי, פיזיקאי הצגת תאוריה למבנה היקום אדוארד ברנרד אמריקאי1857–1923 אסטרונום גילוי כוכב ברנרד פרידריך בסלגרמני1784–1846 אסטרונום, מתמטיקאי פונקציית בסל, היסט קרל פרידריך גאוסגרמני1777–1855 אסטרונום, מתמטיקאי, פיזיקאי תורת המספרים, חוק גאוס, דירוג מטריצות, אלימינציית גאוס-ג'ורדן, אלגוריתם גאוס-ניוטון, אלקטרומגנטיות הרמן גולדשמידט (Hermann Mayer Salomon Goldschmidt)יהודי-גרמני1802–1866 אסטרונום, צייר גילוי 14 אסטרואידים מרסלו גלייזרברזילאי1959 אסטרונום, פיזיקאי, אסטרופיזיקאי חוקר הפיזיקה ביקום המוקדם גלילאו גלילייאיטלקי1564–1642 אסטרונום, פילוסוף מחקרים בתחום קינמטיקה, המצאת טלסקופ חקר מערכת השמש דוד גנזיהודי1541–1613 אסטרונום, מתמטיקאי, היסטוריון, גאוגרף עבד במצפה כוכבים של טיכו ברהה, כתב ספר אסטרונומיה בעברית פרנק דרייקאמריקאי1930 אסטרונום, אסטרופיזיקאי נוסחת דרייק, פרויקט סט"י אדווין פאוול האבלאמריקאי1889–1953 אסטרונום חקר הגלקסיות נמצאות מחוץ לשביל החלב, ניסוח חוק האבל העוסק בהתפשטות היקום כריסטיאן הויגנסהולנדי1629–1695 אסטרונום, מתמטיקאי, פיזיקאי שעון מטוטלת, עקרון הויגנס פרד הוילבריטי1915–2001 אסטרונום, סופר חקר מבנה היקום אסף הולאמריקאי1829–1907 אסטרונום גילוי פובוס ודימוס אדמונד הייליאנגלי1656–1742 אסטרונום, מתמטיקאי, פיזיקאי, גאופיזיקאי, מטאורולוג תוספות למפות כוכבים, גילוי הקשר בין הלחץ האוויר וגובה על פני הים, חקר שביט היילי, חקר מרחק עד השמש, חקר מבנה כדור הארץ קיוצוגו היראיאמהיפני1874–1943 אסטרונום גילה שלאסטרואידים רבים מסלול דומה שלא יכול להיות תוצאה של מקריות ועל כן חילקם למשפחות אסטרואידים היפרכוסיווני190–120 לפנה"ס אסטרונום, מתמטיקאי, גאוגרף חקר תנועות הירח והשמש, פיתוח שיטה לחיזוי ליקוי חמה, פיתוח טבלאות טריגונומטריות, כתיבת קטלוג כוכבים ויליאם רואן המילטוןאירי1805–1865 אסטרונום, מתמטיקאי חוג הקווטרניונים, פיתוח המילטוניאן, מסלול המילטוני ג'ון הרשלאמריקאי1792–1871 אסטרונום, מתמטיקאי, כימאי הכנסת שימוש ביום יוליאני, נתן שמות ל-7 ירחי שבתאי ו-4 ירחי אורנוס, חקר הצילום ויליאם הרשלאנגלי1738–1822 אסטרונום, מלחין תרומה למכניקה אנליטית, גילוי קרינה תת-אדומה, אורנוס, חשבון דיפרנציאלי, תורת המספרים מקס וולףגרמני1863–1932 אסטרונום גילוי 248 אסטרואידים, מראשוני אסטרופוטוגרפים רוברט וילסוןאמריקאי1936 אסטרונום גילוי קרינת הרקע הקוסמית אברהם זכות יהודי-ספרדי1452–1515 אסטרונום, מתמטיקאי, אסטרולוג פרסום ספר לחישוב מיקום אוניות בים הפתוח, ספר עם מידע אסטרונומי שונה קלייד טומבואמריקאי1906–1997 אסטרונום גילוי פלוטו עומר ח'יאםפרסי1048–1131 אסטרונום, מתמטיקאי, פילוסוף, משורר ספרים במתמטיקה, חישוב אורך השנה, מפת כוכבים פרסיוול לוולאמריקאית1855–1916 אסטרונום, מתמטיקאי חקר המאדים, הקמת מצפה כוכבים באריזונה (לוול) אורבן לה-ורייהצרפתי1811–1877 אסטרונום, מתמטיקאי גילוי נפטון רפאל לוייהודי-גרמני1685–1779 אסטרונום פרסום ספרים באסטרונומיה הנרייטה ליוויטאמריקאית1868–1921 אסטרונום חקר ענני מגלן, חקר משתנה קפאידי ויליאם לאסל (William Lassell)בריטי1799–1880 אסטרונום גילוי טריטון, חיפריון, אריאל, אומבריאל פייר-סימון לפלסצרפתי1749–1827 אסטרונום, מתמטיקאי משוואת לפלס, התמרת לפלס, שיטת הריבועים הפחותים, אופרטור לפלס, חקר תנועות כוכבי לכת וכוכבים אוגוסט פרדיננד מביוסגרמני1790–1868 אסטרונום, מתמטיקאי גילוי טבעת מביוס, העתקת מביוס, פונקציית מביוס, נוסחת ההיפוך של מביוס שארל מסיהצרפתי1730–1817 אסטרונום פרסום קטלוג כוכבים, גופי מסיה ג'ון נפיירסקוטי1550–1617 אסטרונום, מתמטיקאי, פיזיקאי המצאת לוגריתם, ניקודה עשרונית, עצמות נפייר חגי נצרישראלי1945 אסטרונום חקר קווזרים, חורים שחורים נילקנטה סומיאג'יהודי1444–1544 אסטרונום, מתמטיקאי חקר טורים, הצעת מודל מערכת השמש קרל סייגןאמריקאי-יהודי1934–1996 אסטרונום פרויקט סט"י, דיסקית פיוניר, סרטים פופולריים ג'ובאני סקיאפארלי (Giovanni Schiaparelli)איטלקי1835–1910 אסטרונום חקר מאדים אנדרס צלזיוסשוודי1701–1744 אסטרונום, פיזיקאי הצעת מעלות צלזיוס, השתתפות במשלחת לחישוב אורך מרידיאן, תצפיות של זוהר הקוטב ג'ובאני קאסיניאיטלקי-צרפתי1625–1712 אסטרונום, מתמטיקאי, אסטרולוג, מהנדס גילוי הכתם האדום הגדול בצדק, חקר טבעות שבתאי ניקולאוס קופרניקוספולני1473–1543 אסטרונום, מתמטיקאי, פיזיקאי יצירת המודל ההליוצנטרי יוהאנס קפלרגרמני1571–1630 אסטרונום, מתמטיקאי, אסטרולוג גילוי חוקי קפלר הנרי נוריס ראסלאמריקאי1877–1957 אסטרונום פיתוח דיאגרמת הרצשפרונג-ראסל יוג'ין שומייקר (Eugene Merle Shoemaker)אמריקאי1928–1997 אסטרונום מייסד חקר כוכבי הלכת, גילוי שביט שומייקר-לוי 9 פרידריך פון שטרובהגרמני-רוסי1793–1864 אסטרונום חקר כוכבים כפולים, ייזום הקשת הגאודזית של שטרובה ליו שיןסיני?–23 אסטרונום, היסטוריון קטלוג כוכבים, חישוב משך שנה ליימן שפיצראמריקאי1914–1997 אסטרונום, פיזיקאי חקר פלזמה חיזוי טלסקופ חללי תלמי (פטולמאוס קלאודיוס)יווני83–161 אסטרונום, מתמטיקאי, גאוגרף, אסטרולוג ספר "אלמגסט", שכלל מידע אסטרונומי רב כולל קטלוג כוכבים וחישובים שונים, ספר "גאוגרפיה", שריכז כל המידע של העולם העתיק, ספר Tetrabiblos המרכז מידע אסטרולוגי
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
*
קטגוריה:מקצועות המדע והטכנולוגיה
| 2024-07-19T18:41:54
|
דנמרק
|
דֶנְמַרְק (בדנית: Danmark, הגייה: ; שם ארכאי: דֶנְיָה) היא מדינה בצפון אירופה, הקטנה והדרומית שבין המדינות הנורדיות. היא משתייכת באופן מסורתי למדינות סקנדינביה, אם כי אינה שוכנת על חצי האי סקנדינביה. המדינה, שמצויה ברובה על חצי האי יוטלנד, גובלת בים הבלטי בצידה הצפון-מזרחי, בים הצפוני בצידה הצפון-מערבי, בגרמניה בדרומה ובקנדה באי הנס. האיים גרינלנד ואיי פארו משתייכים לדנמרק כחלק מממלכת דנמרק; הם נמצאים תחת חסות הכתר הדני אולם נהנים משלטון אוטונומי.
דנמרק היא המונרכיה האירופית העתיקה ביותר שמתקיימת ברציפות עד היום. כיום מוגדרת שיטת הממשל בה כמלוכה חוקתית. היא חברה באיחוד האירופי מאז 1973 (גרינלנד ואיי פארו אינן חברות באיחוד), וכן היא חברה מייסדת של המועצה הנורדית וברית נאט"ו.
במשך מאות שנים הסתמכה כלכלתה של דנמרק על חקלאות, דיג וימאות משום שאין בה משאבי טבע חשובים, אולם בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20 היא חוותה תקופה אינטנסיבית של תיעוש ועיור, שתרמה בהמשך להפיכתה למדינת רווחה בשנות השלושים. במלחמת העולם השנייה הייתה המדינה תחת כיבוש גרמניה הנאצית. בשנת 1949 הייתה לאחת החברות המייסדות של נאט"ו. בשנת 2017 דורגה דנמרק במקום השני בין האומות המאושרות ביותר בעולם לפי מדדי בריאות, רווחה וחינוך.
היסטוריה
היסטוריה מוקדמת
שטחה של דנמרק יושב לראשונה לפני יותר מ-100,000 שנה, אך ככל הנראה תושביו הראשונים נאלצו לעזוב את האזור בעידן הקרח, והתושבים הקבועים הראשונים הגיעו לאזור כ-15,000 שנה לפני זמננו. בדנמרק תילי קבורה רבים מעידן הברונזה הנורדי (1800–600 לפני הספירה), ובתלים אלו נמצאו שפע של ממצאים ארכאולוגיים.
במהלך עידן הברזל הפרה-רומאי (500 לפני הספירה עד 1 לספירה) התקרר האקלים בדנמרק ונעשה רטוב יותר, תהליך שהקשה על החקלאות באזור וגרם לכך שחברות רבות היגרו דרומה, לאזור גרמניה. האימפריה הרומית, שהגיעה כמעט עד לאזור דנמרק של היום, שמרה על קשרי מסחר עם השבטים המקומיים באזור, שבאותה התקופה הושפעו רבות מהתרבות הקלטית. היסטוריונים רבים מאמינים כי לפני הגעת אבותיהם של הדנים המודרניים מהאיים שממזרח לדנמרק, רוב האזור היה מיושב על ידי היוטים, שהיגרו מאוחר יותר לאיים הבריטיים יחד עם הסקסונים והאנגלים ויצרו יחדיו את העם האנגלו-סקסי.
המקור המדויק של האומה הדנית המאוחדת אינו ידוע, אולם האזכור הכתוב הראשון של העם הדני נכתב בשנת 551 בספר "גטיקה" של ההיסטוריון יורדנס.
התקופה הוויקינגית
בתחילת המאה ה-8, התפשטה האימפריה הפרנקית של קרל הגדול צפונה עד לגבול הדרומי של העם הדני. הדנים היו מודעים לטבח שבוצע בפגנים בגרמניה, ואיום זה גרם להם להתאחד עם עמים סקנדינבים נוספים. החל מתקופה זו ובמשך מאות שנים נקראו הדנים, יחד עם הנורווגים והגיטים, בשם ויקינגים, ושלטו על הימים והחופים של אירופה. הוויקינגים הדנים היו פעילים בעיקר באיים הבריטים ובמערב אירופה, כבשו חלקים מאנגליה, אירלנד, צרפת (ייסדו את נורמנדי) ועוד.
דנמרק אוחדה לממלכה בשנת 980 לערך על ידי האראלד כחול-השן (Harald Blåtand) שהיה למלך הנוצרי הראשון של דנמרק, לאחר שמיסיונר גרמני שכנע אותו להתנצר. דת חדשה זו, שהחליפה את הדת הנורדית העתיקה , הייתה מועילה ביותר מבחינת המלך החדש: היא הביאה עימה תמיכה מהאימפריה הרומית הקדושה, ואפשרה למלך להיפטר מכל מתנגדיו שלא הסכימו לוותר על דתם הנורדית.
ימי הביניים והעת החדשה המוקדמת
ב-1389 אוחדו שוודיה, נורווגיה ודנמרק תחת מלך אחד, איחוד זה נודע כאיחוד קאלמאר (Kalmar), והיה איחוד אישי ולא איחוד פוליטי. במהלך המאה ה-15 התנגדה שוודיה לניסיונות לרכז את השלטון תחת מלך דני, התנגדות שהגיעה אף לכדי מרד חמוש. בסופו של דבר פרשה שוודיה מהאיחוד ב-1521.
ב-1658 איבדה דנמרק את חבל סקניה (Skåne) שבדרום שוודיה לשוודיה. בתקופת המלחמות הנפוליאוניות ניסתה דנמרק לשמור על נייטרליות, אך נקלעה למלחמה נגד בריטניה, שבמהלכה פשט הצי הבריטי פעמיים על קופנהגן. כתוצאה מהמלחמה הגיע האיחוד הדני-נורווגי לסף פשיטת רגל ב-1813, ופורק בשנת 1814 כשנורווגיה נכנסה לאיחוד חדש עם שוודיה (עד 1905).
היסטוריה מודרנית
שמאל|ממוזער|250px|קרב קופנהגן, 1801
התנועה הדנית הליברלית הלאומית החלה לצבור מומנטום במהלך שנות השלושים של המאה ה-19. לאחר התקופה המהפכנית באירופה של שנת 1848, הידועה כ"אביב העמים", הפכה דנמרק למונרכיה חוקתית ב-5 ביוני 1849.
ב-1864 נחלה דנמרק תבוסה מידי צבאות פרוסיה והאימפריה האוסטרית במלחמת שלזוויג השנייה. כתוצאה מתבוסתה איבדה את מחוז שלזוויג שבדרומה לפרוסיה. מפלה זו הותירה רשמים עמוקים על הזהות הדנית הלאומית. בהשראת הכומר ניקולאי גרונטוויג וממשיך דרכו קריסטן קולד קמה בדניה לאחר המלחמה תנועת בתי החינוך העממיים להשכלת מבוגרים, תחת הסיסמה "נרכוש בפנים את אשר הפסדנו בחוץ"; תנועה זו מילאה תפקיד חשוב בתהליך הדמוקרטיזציה של העם הדני. לאחר מלחמה זו אימצה דנמרק מדיניות של נייטרליות, בעקבותיה נשארה נייטרלית בזמן מלחמת העולם הראשונה.
אף על פי שהכריזה על עצמה נייטרלית, ב-9 באפריל 1940 פלשו לדנמרק כוחות גרמניה הנאצית (במבצע וסריבונג - Weserübung),. דנמרק נותרה תחת הכיבוש הנאצי במהלך כל מלחמת העולם השנייה. על אף שהמשטר הנאצי בדנמרק היה נוקשה פחות מאשר במדינות אחרות, פעלה נגדו תנועת מחתרת, והיא הצליחה להבריח את רובם המכריע של יהודי המדינה לשוודיה הנייטרלית. דנמרק היא המדינה היחידה באירופה שלא הסכימה להסגיר יהודים לידי הנאצים.
ב-4 באפריל 1949 הצטרפה דנמרק לנאט"ו וב-1973 הצטרפה לשוק האירופי המשותף (שיותר מאוחר הפך לאיחוד האירופי).
יחסי דנמרק–ישראל
בין מדינת ישראל ודנמרק מתקיימים יחסים דיפלומטיים מלאים החל משנת 1949. כמו כן, שתי המדינות מקיימות שיתוף פעולה נרחב בנושאים שונים, בין היתר בתחומי תיירות ומסחר. לישראל יש שגרירות רשמית בקופנהגן, ולדנמרק יש שגרירות רשמית בתל אביב.
פוליטיקה
ממוזער|לואיזה אוגוסטה, נסיכת דנמרק, ציור משנת 1787
ב-1849 הפכה דנמרק למונרכיה חוקתית כשהיא מאמצת חוקה חדשה. מהמלך נלקחו כל תפקידיו הביצועיים והועברו לידי הממשלה, כך שהמלך נותר בעל תואר סמלי בלבד כ"ראשון בין שווים" על פי הגדרת החוקה הדנית. סמכויות החקיקה חולקו בין הממשלה לבין הפרלמנט הדני, הפולקטינג, אשר מונה 179 חברים. מערכת המשפט הדנית מהווה זרוע שלטונית נפרדת מהזרוע המחוקקת והמבצעת.
בחירות לפרלמנט נערכות כל 4 שנים, אולם בסמכותו של ראש הממשלה להכריז על בחירות מוקדמות. אם עוברת בפרלמנט הצעת אי-אמון כנגד ראש הממשלה, על כל הממשלה להתפטר.
צבא וביטחון
האחריות להגנתה של דנמרק מוטלת על כוחות ההגנה של דנמרק, גוף צבאי בעל ארבע זרועות הכפוף למשרד ההגנה בממשלת דנמרק. נכון לשנת 2010 משרתים בכוחות ההגנה 24,200 אנשים בשירות קבע, 12,000 אנשי מילואים. וכ-51,000 איש במשמר המולדת. זרועות כוחות ההגנה הן:
הצבא המלכותי הדני
הצי המלכותי הדני
חיל האוויר המלכותי הדני
משמר המולדת הדני (כוח מתנדבים המבוסס ברובו על משרתי מילואים שתפקידו העיקרי הוא ההגנה על שטחי דנמרק).
כלכלה
ממוזער|רוכבי אופניים בשעת העומס בקופנהגן. אופניים הם אמצעי תחבורה חשוב בדנמרק, הודות למדיניות ממשלתית ועירונית המעודדת את השימוש בהם.
השוק הכלכלי בדנמרק נחשב מתקדם מאוד ומשלב חקלאות מתקדמת, תעשייה מסורתית בהיקף נמוך, מערכת רווחה ממשלתית ענפה, מטבע יציב, תלות גבוהה בסחר חוץ וסקטור ציבורי גדול יחסית למדינות אירופה בגודל של כ-33% מהכלכלה.
עיקר הייצוא של דנמרק הוא מזון, מכונות, תרופות ואנרגיה והוא מתבצע עם מדינות האיחוד האירופי ובעיקר שוודיה, גרמניה והממלכה המאוחדת. ממדינות אלו מתבצע גם עיקר הייבוא, ועיקרו מכונות וחומרי גלם שונים לתעשייה.
כלכלתה של דנמרק נחשבת סוציאל-דמוקרטית. היא מבוססת על מדיניות ה-Flexicurity, המושתתת על מיסים גבוהים, מדינת רווחה מפותחת ואיגודים מקצועיים חזקים. העובדים בדנמרק מאוגדים מאוד, 75% מכלל העובדים במשק הדני חברים בקונפדרציית איגודי המסחר הדנית, המהווה ארגון-גג לארגוני העובדים והאיגודים המקצועיים בדנמרק. לאיגודי העובדים השפעה יום-יומית על חיי העובדים וניהול מקום עבודתם. המסורת העסקית הדנית כוללת שיתוף מקיף של האיגודים בניהול, וברוב החברות יש נציגות לעובדים במועצת המנהלים, כל זאת כאשר הממשלה דואגת לתת כוח לאיגודי העובדים ולגבות אותם, אם כי לא להתערב בקביעת שכר מינימום שנקבע בהסכם בין האיגודים למעסיקים. ראש הממשלה לארס לוקה רסמוסן תיאר את המודל הנורדי שלפיו בנויה הכלכלה הדנית כך: "דנמרק רחוקה מכלכלה סוציאליסטית מתוכננת, דנמרק היא כלכלת שוק ... המודל הנורדי הוא מדינת רווחה מורחבת, המספקת רמה גבוהה של ביטחון לאזרחיה, אך הוא גם כלכלת שוק מצליחה".
בשנת 1972 דנמרק חתמה על אמנת ההצטרפות לאיחוד האירופאי.
השכר הממוצע לעובד ייצור בשנת 2004 היה 300,000 קרונות דניות לשנה (40,000 אירו). שוויוניות התחלקות ההכנסות בדנמרק היא מהגבוהות בעולם, 0.22 על פי מדד גיני. בכל חברה בע"מ שבה יותר מ-50 עובדים, שליש מהדירקטוריון מורכב מנציגי האיגוד המקצועי. בעלי ההון הגדולים ביותר במגזר הלא הממשלתי הדני הם קרנות הפנסיה הממלכתיות וקרנות הפנסיה של האיגודים המקצועיים.
למרות חברותה באיחוד האירופי וחלקה הפעיל בכלכלת הארגון, דנמרק בחרה בעקבות משאל עם בספטמבר 2000 שלא לעבור למטבע האירו ולהישאר עם מטבע הכתר הדני. עם זאת הוחלט להצמיד את מטבע הכתר הדני לאירו ברצועת ניוד צרה.
בסוגיות שימור וניצול אנרגיה דנמרק היא מהמתקדמות בארצות העולם. ב-2015, 29% מהאנרגיה שצורכת הממלכה סופקה באמצעות מקורות אנרגיה מתחדשים, בעיקר טורבינות רוח, בחוות גדולות שהוקמו בחלקן בים.
נכון לשנת 2024, דנמרק נחשבת למדינה השנייה בדירוג המדינות המאושרות ביותר בעולם. בדו"ח האושר העולמי, שמשקף את התקופה שבין 2021 ל-2023 ופורסם במרץ 2024 מדורגת דנמרק במקום השני הרשימה. בקרב צעירים בני 30 ומטה, מדורגת דנמרק במקום החמישי בעולם.
גאוגרפיה
שמאל|ממוזער|200px|מפת דנמרק בספר "קוסמוגרפיה" של סבסטיאן מינסטר, 1600
200px|ממוזער|שמאל|חוף בסקיין
שטחה של דנמרק, לא כולל גרינלנד, הוא 43,094 קמ"ר, והיא בין המדינות הקטנות בשטחן באירופה. חלקה היבשתי של דנמרק שוכן בצפונו של חצי האי יוטלנד (בדנית: Jylland, "יילאן") וגובל בגרמניה. בנוסף אליו, מרכיבים את הממלכה 405 איים, כשמתוכם רק 82 מיושבים; הגדולים שבהם הם שלן (Sjealand), בו נמצאת הבירה קופנהגן, ופין (Fyn). האי בורנהולם ממוקם מזרחית לדנמרק, בים הבלטי. רוב האיים מחוברים באמצעות גשרים, כשהבולט ביניהם הוא גשר ארסונד המגשר בין האי שלן לשוודיה.
הארץ היא ברובה המוחלט מישורית. הנקודה הגבוהה ביותר נמצאת ביוטלנד והיא "מוליהוי", שגובהו 171 מטרים מעל פני הים.
האקלים בדנמרק הוא ימי ממוזג, בהשפעת הקרבה לים וקו הרוחב הצפוני. טמפ' המקסימום הממוצעת בינואר היא 1.5 מעלות מעל האפס, ובאוגוסט – 17.2 מעלות. המדינה משופעת במשקעים. בשנה ממוצעת יורדים 765 מ"מ של משקעים במשך 179 ימי גשם ושלג, הפזורים לאורך כל חודשי שנה, ובמיוחד בסתיו. בגלל מיקומה של דנמרק במפגש בין אזורי אקלים שונים, שכיחים בה שינויים קיצוניים יחסית במזג האוויר בתוך זמן קצר במהלך אותו יום, ובפרט מועדים לכך חודשי הסתיו.
מבחינה אדמיניסטרטיבית מחולקת דנמרק ל-5 מחוזות. כל מחוז מחולק למספר נפות.
יחד עם גינאה המשוונית ואיחוד האמירויות, דנמרק היא אחת משלוש המדינות היחידות בעולם, שעל אף שרוב שטחן הוא ביבשת, מצויה בירתן על אי.
דמוגרפיה
נכון ל-2017: דנמרק מונה כ-5,748,769 תושבים. כ-89.51% מתושבי דנמרק הם דנים (4,999,171 תושבים), המהגרים מהווים כ-10.49% (585,587 תושבים), מהגרים עם רקע מערבי 201,328, מהגרים בלי רקע מערבי 384,259.
דנית היא השפה הנפוצה ביותר בדנמרק, אולם קבוצות קטנות בגבול גרמניה דוברות גרמנית. הרכב הגילאים בדנמרק: בני 0–14: 17.69%, בני 15–64: 64.97%, בני 65 ומעלה 17.34%. קצב גידול האוכלוסייה עומד על 0.36%.
על פי דו"ח האושר העולמי השנתי שפורסם בסוף מרץ 2024, דנמרק ממוקמת במקום השני במדד האושר בקרב האוכלוסייה הכללית, ובמקום החמישי בקרב צעירים מתחת לגיל 30.
דת
נכון ל-2018: 62.9% מהדנים חברים בכנסיית המדינה, הכנסייה האוונגלית-לותרנית של דנמרק, 10% הם נוצרים אחרים (קתולים, אורתודוקסים ופרוטסטנטים). 1.1% בודהיסטים, 0.8% מוסלמים ו-0.5% יהודים. נטולי ההשתייכות הדתית התחלקו בין 13.8% אגנוסטיקנים ו-9.3% אתאיסטים.
ילודה ופריון
שנה לידות חי דנים אחר 2011 58,998 49,214 9,784 2010 63,411 53,333 10,078 2009 62,818 53,264 9,554 2008 65,038 55,794 9,244
שנה פריון כללי מהגרת ממוצא מערבי מהגרת ממוצא מזרחי נולדה בדנמרק ממוצא מערבי נולדה בדנמרק ממוצא מזרחי אישה דנית 2011 1.756 1.478 1.814 1.492 1.703 1.788 2010 1.875 1.562 1.942 1.830 1.901 1.904 2009 1.842 1.617 1.888 1.690 1.807 1.864 2008 1.892 1.580 1.981 1.547 2.037 1.912 2007 1.844 1.609 1.974 1.562 1.859 1.852 2006 1.847 1.655 2.036 1.487 2.046 1.847 2005 1.797 1.612 2.130 1.649 1.607 1.780 2004 1.775 1.545 2.293 1.448 1.749 1.741 2003 1.759 1.566 2.514 1.401 2.171 1.705 2002 1.756 1.502 2.750 1.548 1.705 1.690 2001 1.774 1.552 2.955 1.440 1.528 1.699 2000 1.797 1.561 3.110 1.559 1.649 1.720 1999 1.757 1.607 3.032 1.504 1.360 1.686 1998 1.743 1.543 3.047 1.601 1.739 1.676
מיעוטים לפי ארץ מוצא
מדינה 2011 2012 אזרחות דנית טורקיה 60,031 60,390 30,884 פולין 29,864 31,720 6,968 גרמניה 31,263 31,475 9,357 עיראק 29,662 29,884 14,716 לבנון 24,089 24,279 20,474 בוסניה והרצגובינה 22,338 22,345 11,262 פקיסטן 21,152 21,642 11,432 סומליה 16,943 17,112 8,998 נורווגיה 16,141 16,320 3,449 איראן 15,656
הגירה
המהגרים מהווים כ-10.49% מאוכלוסיית דנמרק, מהגרים עם רקע מערבי כ-3.60%, בלי רקע מערבי כ-6.89%. כדי לעצור את זרם המהגרים והפליטים הלא חוקיים לתוך המדינה החליטה ממשלת דנמרק להציב פקחים ומצלמות וידאו בגבולות עם גרמניה ועם שוודיה, דבר שהכעיס את ראשי האיחוד האירופאי ואיים על חזון אירופה ללא גבולות. דנמרק נחשבת כיום למדינה האירופאית עם חוקי ההגירה הנוקשים ביותר.
יהדות דנמרק
שמאל|ממוזער|250px|סירה ששימשה להברחת יהודים מדנמרק לשוודיה, בשואה (התמונה מתוך מוזיאון יד ושם).
ראשוני היהודים הגיעו לדנמרק בראשית המאה ה-17 וקיבלו זכויות מיוחדות כסוחרים, בנקאים וספקי צבא. הקהילה היהודית הגדולה ביותר התגוררה בבירה קופנהגן.
במהלך מלחמת העולם השנייה נכבשה דנמרק בידי הגרמנים. תחילה לא פגעו הנאצים ביהודים בשל התנגדות הממשלה הדנית שנותרה בשלטון. כשהנאצים עמדו לאסור את היהודים כדי לשלוח אותם למחנות השמדה, הודלף הדבר למחתרת הדנית, והיא ארגנה פעילות הצלה המונית. כ-7,500 יהודים הועברו במחתרת, באמצעות סירות דיג דרך הים, לשוודיה הנייטרלית, בפחות משלושה שבועות. כ-300 יהודים נתפסו בידי הנאצים ונשלחו למחנה טרזין, ובו נרצחו 17 (יש מחלוקת על המספר המדויק). על מבצע ההצלה העניק יד ושם לעם הדני את תואר חסידי אומות העולם. (ראו ערך ראשי – הצלת יהודי דנמרק).
כיום חיה בדנמרק קהילה המונה כ-7,500 יהודים.
תרבות ושפה
השפה הדנית שייכת למשפחת השפות הגרמאניות, והיא קרובה לשאר לשונות סקנדינביה. מבין הסופרים הדניים מפורסם ביותר סופר-הילדים הנודע האנס כריסטיאן אנדרסן. יאקוב קנוסן היה מועמד לקבלת פרס נובל לספרות בשנת 1916. קרל גילרופ והנריק פונטופידן זכו בפרס נובל לספרות בשנת 1917 ויוהנס וילהלם ינסן בשנת 1944.
שמאל|ממוזער|250px|טירת קרונבורג (בדנית: Kronborg slottet) שוכנת לחופי מצר ארסונד (Øresund) בעיר אלסינור (בדנית: Helsingør; באנגלית: Elsinore) שבצפון-מזרחו של האי שלן בדנמרק. הטירה הוקמה במיקום אסטרטגי סמוך לנקודה הצרה ביותר במצר ארסונד, שרוחבו מגיע בה ל-4 ק"מ בלבד. הטירה הוכרזה על ידי אונסק"ו כאתר מורשת עולמית תרבותי בשנת 2000
בתחום הציור התפרסם במחצית השנייה של המאה ה-19, קרל בלוך, ידידו של אנדרסן, שעבודותיו נערצות עד היום על ידי הכנסייה המורמונית.
קישורים חיצוניים
פרטי עיתונות היסטוריים על דנמרק באתר עיתונות יהודית היסטורית
ביאורים
הערות שוליים
*
קטגוריה:סקנדינביה
קטגוריה:מדינות החברות במועצת אירופה
קטגוריה:מדינות אירופה
קטגוריה:מדינות העולם
קטגוריה:מדינות החברות באיחוד האירופי
קטגוריה:חברות המועצה הנורדית
קטגוריה:מדינות החברות בנאט"ו
קטגוריה:מדינות וטריטוריות דוברות דנית
| 2024-10-15T19:37:32
|
דנמארק
|
REDIRECT דנמרק
| 2003-08-10T21:26:52
|
פרג
|
ממוזער|200px|שדה אדום של פרחי פרג אגסני
שמאל|ממוזער|200px|שדה של פרחי פרג, שגדלו באופן טבעי ליד קיבוץ עין השופט
ממוזער|200px|פרג אגסני
שמאל|ממוזער|200px|פרגים שגדלו טבעית בהרי שומרון. ניתן לראות מימין ניצן שעדיין סגור
שמאל|ממוזער|250px|שדה פרגים ליד תל נגילה
פֶּרֶג או פָּרָג (שם מדעי: Papaver) הוא סוג צמח ממשפחת הפרגיים. הסוג מונה כ-120 מינים, רובם חד-שנתיים עם מיעוט של דו שנתיים ורב-שנתיים. הפרגים מעדיפים אקלים ממוזג וחמים, מלבד קבוצת מינים אחת (Section Meconella) שמיניה הסתגלו היטב לתנאי קרה.
מאפיינים
הפרגים בעלי גבעול דק וגמיש, המכיל שרף דביק ולרוב זיפי במקצת. גובה הצמח יכול להגיע עד כמטר (פרג סיני), אך רוב המינים הנפוצים נמוכים מגובה זה. העלים לרוב גזורים, רחבים ומקומטים, גונם ירוק אפרפר.
הפרחים מופיעים בגווני אדום, כתום, סגול, ורוד או לבן, תלוי במין ובגורמים נוספים. כאשר הפרח מבשיל והניצן סגור, הפרג מרכין את גבעולו ומזקיפו שוב רק לקראת בקיעת עלי הכותרת. למרבית מיני הפרג 4 עלי כותרת בעלי גודל דומה, הסדורים בשני זוגות ניצבים. למינים ספורים 5 או 6 עלי כותרת, היוצרים גביע עגול. עלי הכותרת רחבים ובעלי ברק. האבקנים סדורים במספר מערבולות סביב עמוד עלי מוגבה במרכז הפרח.
פרי הפרג הוא הלקט יבש, עגול בעל כתר, שהוא שארית לצלקת. ההלקט מכיל כמות גדולה של זרעים יבשים. בעודו בוסר, הוא מכיל שרף, שמצוי בשאר שלבי הגדילה בגבעולו של הפרג. הזרעים יכולים להיות רדומים במשך שנים, ולפרוח בבת אחת כאשר הקרקע סביבתם מופרעת.
במדינות חבר העמים הבריטי קיימת מסורת שהתפתחה לאחר מלחמת העולם הראשונה בה עונדים בימי הזיכרון של חודש נובמבר פרחי פרג (ה-Poppy) מנייר או פלסטיק על דש הבגד. מנהג זה הוא מחווה לפרחי הפרג הצומחים בשדות הקטל של פלנדריה, בה מסמלים הפרחים האדומים את דמם של החיילים הבריטיים שנפלו במקומות אלו. בישראל הפרח המסמל את יום הזיכרון לחללי מערכות ישראל הוא דם המכבים האדום.
שם הפרח
בעברית ניתן לבטא את השם "פֶּרֶג" או "פָּרָג". הפרג נזכר במשנה כצמח מזון: "הָאֹרֶז וְהַדֹּחַן וְהַפְּרָגִין וְהַשֻּׁמְשְׁמִין" (שביעית ב ז).
מינים
שימושים לרפואה
מהפרג התרבותי מפיקים את הסמים אופיום, מורפין והרואין, ותרופות נגזרות.
שימושים למאכל
ממוזער|עוגת פרג
זרעי הפרג משמשים למילוי, תיבול וקישוט מאפים.
בארץ ישראל
בארץ ישראל נפוצים מספר מיני פרג בשדות, מצפון הארץ ועד מרכזה. כיום ידועים 9 מינים הצומחים בר: פרג סיני, פרג זיפני, פרג מוארך, פרג הכרמל, פרג אגסני, פרג האופיום, פרג סורי, פרג סמור ופרג נחות. הצמח אינו מוגן. הוא פורח מחודש מרץ ועד יוני.
הפרג צומח בכל רחבי ארץ ישראל, מהחרמון ועד לדרום. קל לזהות את הפרגים על פי הכתמים השחורים בבסיס עלי הכותרת. לפרג גבעול שעיר וזיפי, וריחו לא נעים. הפרח מואבק על ידי חיפושיות ממשפחת הפרחיתיים (Glaphyridae), שלהן יכולת נדירה בקרב החרקים לזהות צבע אדום.
גלריה
קישורים חיצוניים
על זיהוי הפרג
"שדות אסורים" - על הפרג והאופיום מאז ימי קדם, תערוכה במוזיאון ארץ ישראל
הערות שוליים
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:צמחים שתוארו ב-1753
קטגוריה:טקסונים שתוארו בידי קארולוס ליניאוס
קטגוריה:פרגיים
קטגוריה:תבלינים
| 2024-08-17T11:55:25
|
פראג
|
250px|ממוזער|מבט על פראג ממגדל הקלמנטיום, מושב הספרייה הלאומית הצ'כית
פראג (בצ'כית: , ) היא בירת צ'כיה והעיר הגדולה ביותר בה. פראג מהווה את המרכז הכלכלי, התרבותי והתעשייתי של צ'כיה. היא ממוקמת על הנהר ולטאבה (Vltava), ואוכלוסייה מונה כ־1.2 מיליון תושבים. שטח המטרופולין של פראג 6,977 קמ"ר. בין כינוייה של פראג: "העיר בעלת מאות הצריחים המחודדים", "העיר הזהובה", "אם כל הערים" ו"הלב של אירופה".
ממוזער|250px|וישהראד
ממוזער|250px|קתדרלת ויטוס הקדוש הממוקמת בתוך מצודת פראג
שמאל|ממוזער|250px|כיכר ואצלב (ואצלבסקה נאמסטי בצ'כית) במרכז פראג
היסטוריה
האזור שבו ממוקמת פראג היה מיושב עוד בתקופה הפלאוליתית. בערך בשנת 200 לפני הספירה הקלטים הקימו שם יישוב בשם Závist אך הוא לא האריך ימים ואת מקומו תפסו שבטים גרמאניים. הסלאבים כבשו את האזור ושלטו בו החל מהמאה הרביעית לספירה.
על פי האגדה, העיר פראג נוסדה בידי הנסיכה ליבושה (Libuše) ובעלה פז'מיסל (Přemysl), מייסדי שושלת פז'מיסל, במחצית השנייה של המאה התשיעית כטירה על גבעה החולשת על הגדה המזרחית של נהר הוולטאבה. טירה זו ידועה כווישהראד (Vyšehrad "טירה גבוהה") כדי להבחין בינה לבין הטירה שהוקמה מאוחר יותר בצד האחר, הנקראת מצודת פראג או בפשטות "המצודה" (ברובע Hradčany).
במהרה הפכה למקום מושבם של מלכי בוהמיה, חלק מאלו שמאוחר יותר שלטו גם כקיסרים של האימפריה הרומית הקדושה. העיר הפכה לצומת מסחר מרכזי הודות ליהודים הרבים שהתיישבו בה. יועצו של הוזיר מקורדובה, אברהם בן יעקב, מזכיר את פראג בתעודה משנת 965 לספירה. ב-973 הייתה העיר לבישופות.
המלך ולדיסלב השני בנה את הגשר הראשון על הוולטאבה, גשר יהודית, בשנת 1170. גשר זה התמוטט ב-1342. מאוחר יותר נבנה גשר קארל (קארלוּב מוֹסט) על חורבותיו.
ב-1257, תחת שלטון אוטוקאר השני, מלך בוהמיה, נבנה בפראג הרובע Malá Strana ("הצד הקטן") ליד רובע המצודה Hradčany שנועד עבור מקורבי השלטון האצילים הגרמנים שקיבלו שם אוטונומיה (ראו חקיקת מגדבורג). הרובע החדש נבנה על הגדה המרוחקת מהעיר העתיקה (רובע Staré Město), שהייתה מוגנת באותה תקופה בחומות וביצורים.
העיר שגשגה במשך המאה ה-14 תחת שלטונו של קרל הרביעי, קיסר האימפריה הרומית הקדושה, שציווה על הקמת העיר החדשה, גשר קארל, קתדרלת ויטוס הקדוש (הקתדרלה הגותית העתיקה ביותר במרכז אירופה), בית הכנסת מייזל ואוניברסיטת קארל בפראג שאף נקראה על שמו, האוניברסיטה העתיקה ביותר במרכז אירופה מצפון לאלפים. פראג הייתה באותה עת העיר השלישית בגודלה ביבשת אירופה.
בשנת 1415, תחת שלטונו של וצלאב הרביעי, מלך בוהמיה (1378-1419), הועלה על המוקד תאולוג ומרצה באוניברסיטה בשם יאן הוס, באשמת הטפה לרפורמציה בכנסייה. בעקבות אירוע זה ודומים לו, התמרדו האזרחים והשליכו את קונסולי העיר מחלון בניין העירייה. אירוע זה ידוע בשם "ההשלכה הראשונה מהחלון" (באנגלית defenestration). מותו של הוס הצית את ההפיכה ההוסיטית, שגברה ב-1420 אז הצטרפו למרד איכרים תחת הנהגת המצביא Jan Žižka, ויחד הם הביסו את המלך הבוהמי זיגמונד בקרב הר טיקוב.
בשתי המאות שלאחר מכן פראג התחזקה כעיר מסחר ומבנים רבים נבנו בה באדריכלות גותית, ביניהם אולם ולדיסלב בתוך המצודה.
ב-1526 ממלכת בוהמיה עברה לידי בית הבסבורג, שהיו קתולים, דבר שהשפיע על פראג שהייתה בעלת נטיות פרוטסטנטיות. בעיות אלה לא היו בולטות בתקופתו של הקיסר רודולף השני, המלך הנבחר של בוהמיה בשנת 1576, שבחר להתגורר בפראג. הוא חי במצודה, שם הוא החזיק חצר של אסטרולוגים, קוסמים, אלכימאים ועוד בעלי מקצועות מוזרים. זו הייתה תקופת שגשוג עבור פראג: בין המפורסמים שחיו בה היו האסטרונומים טיכו ברהה ויוהאנס קפלר, הציר ארצ'ימבולדו ואחרים.
ב-1618 התרחשה בפראג "ההשלכה השנייה מהחלון", אשר כתוצאה ממנה ניצתה מלחמת שלושים השנים. פרדיננד השני, קיסר האימפריה הרומית הקדושה מבית הבסבורג הודח ואת מקומו כמלך בוהמיה תפס פרידריך החמישי, הנסיך הבוחר מפפאלץ מ-Pfalz. ברם, הצבא הבוהמי הובס בקרב ההר הלבן (1620) לא רחוק מפראג, וכתוצאה מכך סבלה העיר קשות מחוסר סובלנות דתית תחת האנטי-רפורמה הקתולית. העיר סבלה קשות גם מהכיבוש הסקסוני 1631 והשוודי (1648). יתרה מכך, אחרי שלום וסטפאליה, פרדיננד העביר את חצרו לווינה ומעמדה של פראג ירד וגם אוכלוסייתה קטנה מ-60,000 לפני המלחמה ל-20,000 אחריה. ב-1689 פרצה שרפה שהרסה חלקים ניכרים מהעיר.
ארבע הערים העצמאיות שקודם-לכן הרכיבו את פראג, הוכרזו לבסוף כעיר אחת בשנת 1784. העיר עברה תהליך התרחבות נוסף עם סיפוחם של הרובע היהודי (רובע יוספוב, Josefov) בשנת 1850 ושל וישהראד בשנת 1883.
המהפכה התעשייתית השפיעה מאוד על פראג, שכן בתי חרושת יכלו לנצל את מכרות הפחם והברזל שהיו מצויים באזור. פרבר ראשון, קרלין, הוקם ב-1817 ו-20 שנה אחרי הקמתו אוכלוסיית פראג מנתה מעל 100,000 תושבים. ב-1842 חוברה פראג לרשת מסילות הברזל.
אביב העמים ב-1848 השפיע גם על פראג, אבל המהפכנים בה דוכאו בחוזקה ובתקיפות. בשנים שלאחר מכן, התנועה הלאומית הצ'כית (שהתנגדה לתנועה לאומית אחרת, הגרמנית) החלה לעלות עד שצברה רוב במועצת העיר ב-1861.
מלחמת העולם הראשונה הסתיימה עם תבוסתה של הקיסרות האוסטרו-הונגרית ויצירתה של צ'כוסלובקיה. פראג נבחרה לבירת המדינה החדשה. פראג באותו זמן הייתה עיר בירה אמיתית עם תעשייה מפותחת. בתחילת 1922, 37 רשויות מקומיות נוספות אוחדו לעיר, והעלו את מניין האוכלוסייה של העיר ל-676,000. ב-1930 מנתה אוכלוסיית פראג כ-850,000 איש.
ברוב ימיה, פראג הייתה עיר רבת לאומים עם אוכלוסיות צ'כיות, גרמניות ויהודיות בולטות. לאחר שסיפחו חלקים ממנה, ב-1939 נכבשה יתרת צ'כוסלובקיה על ידי הנאצים והעיר נכבשה על ידם. מרבית תושביה היהודים של העיר, שמנו 50,000 איש, נספו בשואה. תושבי פראג מרדו נגד הכובש הנאצי כבר ב-5 במאי 1945 וכעבור ארבעה ימים נכנס הצבא האדום אל העיר וכבש אותה מידי הנאצים.
פראג הפכה לבירת הרפובליקה הקומוניסטית של צ'כוסלובקיה, שהייתה כפופה לברית המועצות וב-1955 הצטרפה לברית ורשה. בשנה זו, נחנך גם בבירה הפסל הגדול בעולם של סטלין בגובה של כ-16 מטר, אשר זמן קצר לאחר מכן בשנת 1962 פוצץ ופורק בעקבות תהליך הדה-סטליניזציה בברית המועצות. תחת השלטון הקומוניסטי סבלה פראג התוססת והאינטלקטואלית מדיכוי חופש היצירה, הביטוי והמסחר. זאת למרות שיפוץ זהיר וקפדני של המונומנטים שבוצע בידי השלטון הסובייטי. בקונגרס הרביעי של הסופרים הצ'כוסלובקים שנערך בעיר ב-1967 ננקטה עמדה כנגד המשטר. התנגדות זו גרמה למזכ"ל החדש של המפלגה הקומוניסטית, אלכסנדר דובצ'ק (Alexander Dubček), לנקוט בקומוניזם מתון וליברלי יותר וליצור בעיר "סוציאליזם עם פן אנושי". זה היה האביב של פראג אך הוא דוכא במהרה בידי ברית המועצות כאשר טנקים סובייטים פלשו לעיר וכבשו אותה.
ב-1989 אחרי שחומת ברלין נפלה, ומהפכת הקטיפה - שהונהגה בידי המחזאי ואצלב האוול - שטפה את רחובות פראג, שחררה את עצמה צ'כוסלובקיה מההשפעות הסובייטיות ונהפכה למדינה חופשית. ב-1993 אחרי הפיצול של צ'כוסלובקיה לצ'כיה וסלובקיה הפכה פראג לבירת הרפובליקה הצ'כית.
אירועים חשובים
870 - מצודת פראג נוסדה.
1085 - פראג הופכת למושב המלכים על ידי המלך Vratislaus השני.
1344 - הבישופות הפראגית נהיית ארכידיוקסה.
1344 - מתחילה בניית קתדרלת ויטוס הקדוש.
1346 - תחת שלטונו של קרל הרביעי הופכת פראג לבירת האימפריה הרומית הקדושה.
1348 - אוניברסיטת קארל בפראג ע"ש קארל הרביעי נוסדת.
1378 - הרפורמות של יאן הוס.
1419 - ההשלכה הראשונה מהחלון.
1420 - הקרב על הר ויטקוב - ההוסיטים מנצחים את הצלבנים.
1583 - תחת שלטונו של רודולף השני פראג שוב נקבעת כבירת האימפריה הרומית הקדושה.
1618 - ההשלכה השנייה מהחלון מציתה את מלחמת שלושים השנים.
1621 - הוצאה להורג של 27 אצילים צ'כים בכיכר העיר העתיקה כתוצאה מקרב ההר הלבן.
1648 - הגדה המערבית של פראג נכבשת בידי צבא שוודיה.
1741 - פראג נכבשת על ידי צבאות צרפת ובווריה.
1744 - פראג נכבשת על ידי צבא פרוסיה.
1848 - מהפכת אביב העמים מדוכאת בידי הצבא הקיסרי.
1890 - שיטפון גדול גורם נזק רב לעיר.
1918 - פראג הופכת לבירת צ'כוסלובקיה.
1929 - מושלמת בנייתה של קתדרלת ויטוס הקדוש.
1939 - צ'כיה נכבשת על ידי גרמניה הנאצית ועמה פראג.
1942 - צנחנים צ'כים הורגים את ריינהרד היידריך, הנאצים מגיבים בגל טרור.
1945 - חיל האוויר האמריקאי מפציץ בטעות את פראג.
1945 - מרידה כנגד הנאצים בשלהי מלחמת העולם השנייה וכיבוש העיר בידי הצבא האדום.
1948 - הקומוניסטים עולים לשלטון בפראג.
1968 - הפלישה הסובייטית לצ'כוסלובקיה שמה קץ לאביב של פראג.
1989 - מהפכת הקטיפה ושחרור מהמשטר הסובייטי.
1993 - צ'כוסלובקיה מתפצלת לצ'כיה וסלובקיה, ופראג הופכת לבירת הרפובליקה הצ'כית.
2000 - הפגנות אלימות נגד הגלובליזציה בזמן פסגת הבנק העולמי ו-IMF.
2002 - שיטפון קשה בעיר מאלץ חלקים ממנה להתפנות אך לא הורס אתרים היסטוריים.
פראג כיום
שמאל|ממוזער|250px|כיכר העיר העתיקה ההומה, יום ראשון. ברקע, כנסיית טין. משמאל, המגדל עם השעון האסטרונומי של פראג
ממוזער|250px|בית הקברות וישהראד, בו קבורים רבים מגדולי האישים הצ'כים
ממוזער|250px|כנסיית טין הגותית
ממוזער|250px|קתדרלת ויטוס הקדוש, מבט מגבעת פטז'ין
ממוזער|250px|בית האופרה של פראג
שמאל|ממוזער|250px|פארק וג'נובי סאדי
פראג היא עיר תיירות פופולרית. יש בה מבנים עתיקים רבים, ברבים מהם יש ציורי קיר. היא מציגה מגוון רחב ביותר של אדריכלות, החל מאר נובו ובארוק דרך אומנות קוביסטית ואדריכלות גותית, וכלה באדריכלות נאו-קלאסית ואולטרה-מודרנית. כמה מבין האטרקציות התיירותיות הרבות שבה הם העיר העתיקה (Stare Mesto), מספר מקומות הקשורים בפרנץ קפקא, מאלא סטראנא, הראדצ'אני ("רובע המצודה") עם קתדרלת ויטוס הקדוש, גשר קארל וחומת לנון.
המרכז ההיסטורי של פראג הוכרז על ידי אונסק"ו בשנת 1992 כאתר מורשת עולמית.
המקומיים אינם מרבים לפקוד את המרכז ההיסטורי הומה-התיירים. בקרב המקומיים, פופולריים במיוחד רובעי וִינוֹהְרַאדִּי (Vinohrady), וְרְשׁוֹבִיצֶה (Vršovice), לֵטְנָה (Letna) וזִ'יזְ'קוֹב (Žižkov), המלאים בבתי-קפה וברים פופולריים.
פראג היא מרכז תרבותי מסורתי, ושוכנים בה תיאטראות רבים (כולל התיאטרון הצ'כי הלאומי), בתי-אופרה, אולמות קונצרטים, גלריות ומועדוני מוזיקה. כמו כן, היא נחשבת לאתר של משרדים חשובים ומוסדות של הרפובליקה הצ'כית, כולל מושבם של הנשיא, הממשלה ושני בתי הפרלמנט. בנוסף לאוניברסיטת קארל, ישנן בעיר שבע אוניברסיטאות נוספות ומכללות, ביניהן האוניברסיטה הטכנית הצ'כית (CVUT), שנוסדה בשנת 1707.
תשתית התחבורה הציבורית מורכבת משלושה קווים של רכבת תחתית, וקווי חשמלית ואוטובוסים. שלושת קווי הרכבת התחתית (המכונה "מטרו") הם:
קו A, הקו הירוק, מבית-החולים מוֹטוֹל במערב לדֵפּוֹ הוֹסְטִיבַאז' במזרח
קו B, הקו הצהוב, מזְלִיצִ'ין בדרום-מערב, לתחנת-האוטובוסים צֶ'רְנִי מוֹסְט (צ'כית: "הגשר השחור") בקצה המזרחי של פראג
קו C, הקו האדום, מלֵטְנַ'אנִי בצפון להַיֵּה בדרום
קווים A ו-B נפגשים בתחנת מוּסְטֵק, שבלב האזור התיירותי של פראג, קווים A ו-C נפגשים בתחנת המוזיאון הלאומי, וקווים B ו-C נפגשים בתחנת-האוטובוסים הבין-לאומית "פְלוֹרֶנְץ".
פראג סבלה מהצפה חמורה באוגוסט 2002, ונוצר צורך לפנות חלקים ממנה. ההצפות גרמו לנזקים רבים, אבל לא נהרס אף סמל לאומי.
אתרים בפראג
סטארה מסטו (העיר העתיקה)
כיכר העיר העתיקה
בית העירייה (אובצ'ני דום) של סטארומייצקה
עיריית סטארומייצקה
השעון האסטרונומי בפראג
כנסיית טין
כנסיית האבל הקדוש
רוטנדת הצלב הקדוש
כנסיית מרטין הקדוש שבחומה
גשר קארל
תיאטרון האחוזות
הראדצ'אני (רובע המצודה)
מצודת פראג
קתדרלת ויטוס הקדוש
קפלת הצלב הקדוש
גני המצודה
גלריית רודולף
ארמון המלוכה
קפלת ג'ורג' הקדוש
סימטת הזהב
ארמון הקיץ של בלוודר
כנסיית לורטה
מנזר סטרהאוב
גבעת פטז'ין
מגדל רוזלדנה - העתק ביחס 5:1 של מגדל אייפל
יוספוב (הרובע היהודי)
בית הקברות היהודי העתיק
בית הכנסת סטרנובה (אלטנוישול)
בתי הכנסת מייזל, פינקס, הקלויז והמוזיאון היהודי
בית הכנסת הספרדי
אתרים אחרים
מאלא סטרנה (העיר הקטנה)
כנסיית ניקולאי הקדוש במאלא סטרנה
האי קמפה
כנסיית מריה הקדושה של הניצחון ובובת ישו התינוק
נובה מסטו (העיר החדשה)
כיכר ואצלב
מצודת וישהראד
כנסיית פאולוס ופטרוס הקדושים
בית הקברות וישהראד
קיר לנון
המוזיאון הלאומי
מוזיאון הטכנולוגיה
מגדל הטלוויזיה ז'יז'קוב המגיע לגובה של 216 מ'
בניין מסריקה
מסעדה או פלקו - פועלת כבר 500 שנים.
אוכלוסייה
1804: 76,000 תושבים
1837: 105,500
1850: 118,400 (157,200 כולל הפרברים)
1880: 162,300 (314,400 כולל הפרברים)
1900: 201,600 (514,300 כולל הפרברים)
1925: 718,300
1991: 1,212,000
2001: 1,169,106
2022: 1,275,406
היהודים בפראג
ממוזער|240px|בית הקברות היהודי העתיק בפראג
ממוזער|240px|השעון העברי
ממוזער|240px|קברו של פרנץ קפקא בבית הקברות היהודי החדש בעיר
ממוזער|240px|בית הכנסת מייזל, הבנוי בסגנון נאו-גותי, כיום חלק מהמוזיאון היהודי בעיר
עוד מראשיתה התיישבו בפראג יהודים רבים והייתה בה קהילה משגשגת. כמו בשאר אירופה גם יהודי פראג סבלו מהגבלות רבות ומפוגרומים והיו תלויים בגחמותיו של השליט. כבר בימי הביניים נבנה רובע מיוחד עבור היהודים עם חומות ושערים, ובו הם חיו כבמעין גטו. רובע זה, המכונה רובע יוספוב, נמצא באזור 1 של פראג.
בין השנים 1597 עד 1609 חי בעיר המהר"ל (יהודה ליווא בן בצלאל) ושירת כרב הראשי של פראג. הוא מגדולי חכמי ישראל בדורות האחרונים, וספרי המחשבה שלו (בידינו 18 כרכים, אך היו עוד כמה שאבדו) הם מהחשובים שבספרות המחשבה בתולדות הספר העברי. הוא קבור בבית הקברות היהודי העתיק בפראג. במאה ה-19 נקשרה בשמו אגדת הגולם מפראג.
במשך הדורות חיו בפראג רבנים גדולים רבים. המפורסמים שבהם: רבי יצחק חיות (אחיה החורג של אשת המהר"ל), רבי מרדכי יפה ה"לבוש" (החליף את המהר"ל בזמן שהותו בפוזנה, ולאחר חזרתו החליפו בפוזנה), רבי שלמה אפרים מלונטשיץ ה"כלי יקר", הרב אביגדור קרא; הרב יחזקאל סג"ל לנדא, פוסק הדור ומחבר שו"ת "נודע ביהודה", והרב דוד אופנהיים. בעיר פעלו גם רבי יום-טוב ליפמן הלר ה"תוספות יום טוב", רבי יונה לנדסופר, שהיה סופר המדינה, ורבי יהונתן אייבשיץ שהקים ישיבה במקום.
תחילת המאה ה-17 נחשבת לתור הזהב עבור יהודי פראג. הקהילה היהודית של פראג מנתה אז 15,000 איש (כ-30% מהאוכלוסייה) והייתה מבין הגדולות בזמנה באירופה. אירוע בולט אירע בשנת 1696, בו הואשם יהודי שביזה את הפסל בגשר קארל, וכעונש הוטל קנס על הקהילה היהודית, לתת זהב וליצור עמו את הפסוק "קדוש קדוש קדוש ה' צבאות" בראש הפסל. ב-1745 גורשו היהודים מפראג על ידי מריה תרזה מאוסטריה באשמת שווא של שיתוף פעולה עם הצבא הפרוסי. ב-1748 הרשתה המלכה ליהודים לחזור לעיר. בשלהי המאה ה-18 החלה לפרוח בעיר תנועת ההשכלה, בשיתוף-פעולה מסויג של הממסד הרבני בראשות האב"ד רבי יחזקאל לנדא (בנו ויורשו רבי שמואל לנדא היה מנוי על "המאסף"). בכל מקום אחר היה להשכלה תפקיד שולי יחסית, ולפקודת הקיסר להקים בתי-ספר בשפה הגרמנית ב-1782 הייתה חשיבות רבה בשינוי פני הקהילה. בתוך דור אחד כמעט ולא טרחו ההורים לשלוח את ילדיהם לתלמודי תורה. עד שנות ה-1830 התפוגגה למעשה הפעילות התרבותית בעברית בעיר, בין אם רבנית או משכילית, והציבור עבר אקולטורציה וחילון מקיפים. מאז ועד המאה ה-20 דיברו רוב היהודים גרמנית והזדהו עם המיעוט הגרמני נגד הלאומיות הצ'כית. רבי מאיר שפירא העיד שערב מלחמת העולם השנייה לא היו בבירה אלא 160 שומרי מצוות. בעיני האורתודוקסים הפכה פראג לסמל לכישלון המדיניות הקונבנציונלית של האליטה הרבנית במרכז אירופה ולהוכחה מובהקת לצורך במגננה ובסתגרנות. הרב שפירא עצמו הנגיד "בין פראג לפרשבורג". רבי חיים אלעזר שפירא בהזכירו מאורע מפראג, מציין .
ב-1848 נפתחו שערי הגטו, וב-1850 נקרא הרובע היהודי של העיר רובע יוספוב על שם הקיסר יוזף השני שהיה טוב כלפי היהודים. הרובע היהודי הישן נהרס ברובו ב"ניקיון הגטו" (בצ'כית: Asanace) שנערך במאה ה-19 והמאה ה-20.
ב-15 במרץ 1939 (כ"ד באדר תרצ"ט), פלשו הנאצים לעיר, ללא קרב, ובמצודת פראג הוכרז הפרוטקטורט של בוהמיה ומוראביה. לאחר תקופה הוחלו חוקי נירנברג על היהודים והם חויבו לענוד סרט על בגדם. לאחר כשנתיים וחצי החלו המשלוחים לטרזיינשטט. מרבית תושביה היהודים של העיר, שמנו 50,000 איש, נספו בשואה. רוב היהודים שנותרו בפראג אחרי המלחמה היגרו ממנה וזאת עקב הכיבוש הסובייטי ב-1945 עם השלטון הטוטליטרי המדכא והקמת מדינת ישראל ב-1948. בתחילת שנות ה-90 מנתה הקהילה היהודית של פראג רק 800 איש. ב-2006 נרשמו בקהילה היהודית כ-1,600 איש. וב-2013 1,300 איש. רבים מהקהילה הם גרי צדק. רב הקהילה הוא הרב דוד פטר.
הרובע היהודי ומוסדות הקהילה
ברובע היהודי של פראג, הנקרא רובע יוספוב (Josefov), נמצא כיום המוזיאון היהודי של פראג הכולל ארבעה בתי כנסת, שבכולם מוצגים המנציחים את מורשת יהדות בוהמיה ומורביה – בית הכנסת מייזל, בית הכנסת הספרדי, בית הכנסת פינקס והקלויז בפראג. לצדם נמצא בית הכנסת סטרנובה (אלטנוישול, ישן-חדש), ובית הקברות היהודי העתיק, בו כ-12 אלף מצבות, ובהן מצבה של המהר"ל מפראג, הרב יהודה ליווא בן בצלאל. בית הקברות פעל בשנים 1439–1787. בנוסף קיים בית הכנסת הגבוהה, המשמש את הקהילה היהודית. מלבד מבני בתי הכנסת והקהילה, כל הבתים העתיקים נהרסו בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20 במסגרת שיפוץ הרובע שנעשה על ידי העירייה. לאחר השיפוץ הוקם המוזיאון היהודי, שהשתמר גם בשואה.
באזור אחר (כיום אזור 3 בעיר) יש בית קברות נוסף בשם ז'יז'יקוב, שהחל לפעול בשנת ת"מ (1680). ריחוקו מהרובע היהודי היה בשל כך שקברו בו הרוגי מגפה, והשלטונות, שפחדו מהידבקות, הורו לקבור את המתים רחוק מאזורי המגורים. מאה שנה לאחר מכן החלו לקבור בקביעות בבית קברות זה עד שנת תר"נ (1890). בית קברות זה נמצא בסמוך לבית קברות נוצרי. בשנים תשמ"ה–תשנ"ב נבנה על שטח בית הקברות מגדל רדיו, ונותרה ממנו רק חלקה קטנה של רבנים. בבית קברות זה קבורים "הנודע ביהודה" ובניו רבי שמואל לנדא ורבי ישראל, רבי אלעזר פלקלס, רבי בצלאל רנשבורג ועוד. סמוך לבית קברות זה נמצא בית הקברות החדש, המשמש כיום את יהודי העיר, שנפתח בשנת תר"נ.
בית כנסת נוסף, פעיל עד היום, הוא "בית כנסת הירושלמי", הנמצא ברחוב ירושלים, במרחק מהרובע היהודי. בבית כנסת זה ישנה תערוכה של שיקום יהדות פראג לאחר השואה. בית הכנסת נבנה בשנת תרנ"ז. בימי מלחמת העולם השנייה הוא שימש כמחסן, והודות לכך שרד. בתחילת שנות ה-2000 נערך שיפוץ בבית הכנסת ונמצאה מגילת קלף המתארת את בניית בית הכנסת ובעלי המלאכה שעבדו בו.
ערים תאומות
קישורים חיצוניים
מידע שימושי של מסע אחר
אתר הקהילה היהודית בפראג
מפות עתיקות של פראג באתר ערים היסטוריות
הערות שוליים
קטגוריה:אירופה: ערי בירה
*
קטגוריה:צ'כיה: ערים
קטגוריה:צ'כיה: מחוזות
קטגוריה:הערים המאוכלסות ביותר במדינתן
| 2024-07-28T11:45:07
|
תנ"ך
|
הַתַּנַ"ךְ (ראשי תיבות של תורה, נביאים וכתובים), או המקרא, הוא קובץ הספרים שהם כתבי הקודש היסודיים של היהדות. הם נכתבו ונערכו לאורך מאות שנים, והמאוחר שבהם נכתב כמאה ושישים שנה לפני תחילת ספירת הנוצרים. גם תהליך הקנוניזציה של ספרי התנ"ך היה ארוך, ועודנו מושא להשערות החוקרים, כשלפי מרבית ההערכות הושלם בין המאה ה-2 לפנה"ס למאה השנייה לספירה. הטקסט המוכר של התנ"ך העברי הוא נוסח המסורה, שהיה מגובש לכל המאוחר במאה העשירית. שפת ספרי התנ"ך היא עברית, אולם היא מכילה מיעוט של קטעים בשפה הארמית המקראית.
התנ"ך מהווה מוקד מרכזי לתרבות היהודית לדורותיה. הספרים שנכללו בקאנון התנ"ך העברי הם גם חלק מכתבי הקודש של הנצרות, ויחד עם כמה מן הספרים החיצוניים שלא נשמרו ביהדות, הם מרכיבים את הברית הישנה הנוצרית (ברבים מהזרמים הפרוטסטנטיים, הספרים החיצוניים הוצאו לגמרי במאה ה-19 והברית הישנה זהה לתנ"ך מבחינת תוכן הספרים). זהו החלק הראשון בביבליה הנוצרית, שהיא סדרת הספרים בעלת התפוצה הגדולה ביותר בתולדות האנושות והספר שתורגם למספר השפות הרב ביותר. עקב זאת, התנ"ך השפיע בצורה עצומה על התרבות והיצירה האנושית. מספר רב של יצירות אמנות מספרות דרך פיסול ועד ציור ומוזיקה, מהמופתיות בהיסטוריה האנושית נוצרו בהשפעתו והשראתו. בדת האסלאם, התנ"ך אינו נחשב ספר קדוש, אולם אפשר למצוא השפעות ממנו בקוראן ובמסורת המוסלמית. חלק מסיפורי התנ"ך מופיעים בקוראן, אם כי בגרסאות שונות.
קודקס ששון הוא העותק הקדום והשלם ביותר של התנ"ך העברי.
שמות
המילה תנ"ך מייצגת בראשי תיבות את שלושת חלקיו: תורה, נביאים וכתובים. שני החלקים האחרונים שלו, נביאים וכתובים ידועים בראשי התיבות נ"ך. לעיתים מכונה התנ"ך בשמות אחרים כגון: "ספר הספרים", "ספרים", "כתבי הקודש", "כ"ד הספרים" (משום שיש בו 24 ספרים, ובגימטריה כ"ד). בלשון חז"ל התנ"ך נקרא "מקרא", כמו שכתוב בפרקי אבות: "בן חמש למקרא". כך גם בתיאור בקיאותו הרבה של רבן יוחנן בן זכאי נאמר שהוא היה בקי, בין השאר, במקרא.
תורה: בתנ"ך עצמו מופיעים שמות שונים לציון הספרים המקודשים, כגון: "תורה", "תורת-אלהים", "ספר הברית", ובימי עזרא ונחמיה "ספר תורת משה אשר צווה ה' את ישראל". בשמות אלו הכוונה בעיקר לכתבי התנ"ך המוקדמים יותר שלפי המסורה "נתחברו על ידי משה מפי הגבורה" המקובצים בשם "תורה".
נביאים: כתבי התנ"ך המאוחרים יותר, הם ה"נביאים", שנקראו בזמן הקדמונים והתלמוד "דברי קבלה" כלומר ספרים שתוכנם התקבל מאלוהים באמצעות רוח הקודש. מקובל להבחין בין ספרי נביאים ראשונים לספרי נביאים אחרונים. בראשונים מסופרת ההיסטוריוגרפיה המקראית של עם ישראל בתקופה שבין מות משה לחורבן בית ראשון על ידי ממלכת בבל, ובאחרונים מובאים דברי נבואה, ובכללם תוכחות ונחמות, של הנביאים מזמן הבית הראשון, גלות בבל ויסוד הבית השני.
כתובים: הקובץ השלישי, האחרון מבין הקבצים שנקבעו כחלק מהתנ"ך, מכיל תכנים לימודיים: "ספרי חכמה", שירים וקינות מסוגים שונים ומתקופות שונות, וגם דברי ימי העם (תיעודים היסטוריים) וחזון לאחרית הימים (דברי הימים, דניאל, ועוד). משלי, שיר השירים וקהלת לא נחשבו כחלק מכתבי הקודש, עד שהתפרשו על ידי אנשי כנסת הגדולה. בתלמוד מופיעים הספרים לראשונה כקבוצה מסודרת בשם שנשאר עד היום "כתובים".
תוכן
250px|ממוזער|יעקב נאבק עם המלאך ומקבל את השם "ישראל".
אסופה ספרותית רחבת יריעה זו כוללת, בין השאר, סיפורים הנראים כמיתיים. לחלק מהסיפורים האלה יש מקבילות במיתוסים של עמים קדומים במצרים ובמסופוטמיה ולפיכך יש חוקרים הרואים בהם פולמוס עם דתות ואמונות אחרות שרווחו במזרח הקדום.
חומשי התורה וספרי הנביאים הראשונים (יהושע, שופטים, שמואל ומלכים) מציגים סיפור שבמבט שטחי נראה כהיסטורי רציף במסגרת ציר זמן מקראי סדור, כשבאופן כללי כל ספר מתחיל את הסיפור מהמקום שהספר הקודם מסתיים. עם זאת, אחת מההנחות הרווחות היא כי אין לקרוא את התנ"ך כמקור היסטורי לתולדות עם ישראל או כמקור היסטורי בכלל, עובדה שאף חז"ל נתנו את הדעת עליה בקביעתם כי "אין מוקדם ומאוחר בתורה". ההסבר העומד מאחורי זה על פי שיטת חז"ל, הוא שבעצם התורה מסודרת על פי שיקולים ספרותיים והחוויה של הלומד, ופחות על פי שיקולים של תיאור ההיסטוריה באופן מדויק. המטרה המרכזית של התורה היא הנחלת הערכים ולא העברת המידע ההיסטורי.
חלק ניכר מהתנ"ך מדבר על הקשר המיוחד שבין אלוהים לעם ישראל ועל היות עם ישראל עם הבחירה. מתוך כך, מדברים הנביאים על הברית המבוססת על ברית בין הבתרים, ברית מעמד הר סיני וברית מעמד הר גריזים והר עיבל, על הפרתה, ועל העונשים הצפויים לעם ישראל, או העונשים שספג כתוצאה מהפרת הברית. וההמשך הוא לרוב קריאה לחידוש הברית (, , , ) או תיאור חידוש הברית (עשה הטוב בעיני ה').
בריאת העולם והתהוות עם ישראל
250px|ממוזער|משה עם לוחות הברית, ציור מאת גווידו רני
ספרים: בראשית
הסיפור המקראי מתחיל בספר בראשית עם בריאת העולם, תיאור תמציתי של סיפור גן עדן, המבול, מגדל בבל ועוד, ומציין את שושלת הדורות עד אברהם. משם התנ"ך מתאר בהרחבה את השתלשלות ההיסטוריה של עם ישראל לאורך תקופת האבות, עד הירידה וההשתקעות במצרים.
יציאת מצרים והמדבר
ספרים: שמות, ויקרא, במדבר, דברים
החל מספר שמות ועד סוף חמישה חומשי תורה, מתואר המסע של בני ישראל ביציאתם ממצרים ונדודיהם במדבר. חלק זה של התנ"ך מתחיל בלידתו של משה רבנו ומסתיים במותו. חלק ניכר מספרים אלה עוסק בפירוט המצוות השונות שנצטוו בהן בני ישראל וקורא לדבוק בהן.
ספר שמות עוסק בעיקר ביציאת מצרים, מתן תורה, ובניית המשכן. הספר מסתיים מיד כאשר משה מסיים לבנות את המשכן וה' משרה את שכינתו במשכן.
ספר ויקרא הוא ספר שעיקרו הוא מצוות שה' נותן למשה מיד עם הקמת המשכן, רובן של המצוות הללו קשורות להשראת השכינה בעם ישראל.
ספר במדבר מתאר את מסעות עם ישראל במדבר, את הקשיים שהיו להם, חטאים שחטאו במדבר והאופן שבו ה' הגיב לדברים, ועוד - עד הכנה לכניסה לארץ ישראל.
ספר דברים מתאר ברובו נאומים של משה רבנו לפני מותו, ביניהם נאומים שבהם הוא מסכם לעם ישראל נקודות במסע שלהם, מזכיר ומעורר באמונה בה' ומזהיר אותם שילכו בדרך התורה, וגם נותן להם רשימה נוספת של מצוות (חלקן חזרה על מצוות שניתנו בחומשים הקודמים) שעליהם לקיים כחלק מההליכה בדרך ה'. בסוף הספר מתוארת העברת ההנהגה ליהושע והפרידה של משה רבנו מעם ישראל לפני מותו.
ארץ ישראל
250px|ממוזער|דוד המלך מביא את ארון הברית לירושלים
ספרים: נביאים ראשונים – יהושע, שופטים, שמואל, מלכים
ספרי הנביאים הראשונים עוסקים בתיאור אירועים ושושלות אישים ומלכים לאורך תקופת ההתנחלות בארץ כנען, תקופת השופטים, ומלכות שאול, דוד ושלמה.
ספר יהושע עוסק בכניסה לארץ ישראל, במלחמות יהושע, והתנחלות בארץ כנען, הספר מסתיים במות יהושע.
ספר שופטים עוסק באישים ואירועים בתקופת השופטים - ממות יהושע עד קצת לפני תחילת תקופת המלוכה בישראל.
ספר שמואל עוסק בדור הראשון של המלוכה. הספר מתחיל בסיפורו של שמואל הנביא - שמשח את שני המלכים הראשונים בישראל, ובתיאור מצב העם והכהונה שהיו בשפל רוחני ומוסרי. בהמשך מסופר ששמואל ממנה את שאול למלך במצוות ה', ואחרי ששאול עובר על מצוות ה', ה' מצווה את שמואל למשוח את דוד למלך על ישראל. רוב הספר עוסק בחייהם והנהגתם של שמואל הנביא, שאול המלך, ודוד המלך.
תחילת ספר מלכים עוסקת בבניית בית המקדש הראשון על ידי שלמה המלך. לאחר מספר פרקים, מתרחש פילוג ממלכת ישראל המאוחדת והסיפור מתחלק לשני קווים נפרדים, אחד עוקב אחר ממלכת ישראל עד לחורבנה, והשני עוקב אחר ממלכת יהודה עד לחורבן בית המקדש הראשון וגלות בבל בסוף ספר מלכים.
חורבן בית המקדש, הגלות והגאולה שאחריה
ספרים: נביאים אחרונים – ישעיהו, ירמיהו, יחזקאל, תרי עשר
הנביאים האחרונים עוסקים רבות בדברי תוכחה על פשעיהם של בני ישראל, הנתפסים בנבואות בתור הגורם המרכזי שעתיד להביא לחורבן בית המקדש ולגלות בבל. בנוסף לכך, רבים מהנביאים מנבאים גם דברי חזון ונחמה על הקשר בין עם ישראל לאלוהיו. חלק מן הפרטים ההיסטוריים הנוגעים לסוף תקופת בית ראשון מופיעים גם בספרים אלה. הספרים כוללים ערבוב של קינות על החורבן, חזיונות מסוגים שונים, ונבואות על הגאולה לעתיד לבוא. חלק מהנביאים, כמו ישעיהו והושע, ניבאו עוד לפני גלות עשרת השבטים, חלקם, כמו ירמיהו, סמוך לחורבן בית המקדש. יחזקאל מנבא מהגלות בבבל; וחגי, זכריה ומלאכי מנבאים בעת שיבת ציון.
כתובים
250px|ממוזער|דניאל מושלך לגוב האריות בגלל דבקותו ביהדות
ספרים: כתובים – ספרי אמ"ת, חמש מגילות, דניאל, עזרא, נחמיה, דברי הימים
בחלק זה של התנ"ך מקובצים ספרים שאינם עלילתיים, או שהאירועים המתוארים בהם מתרחשים במנותק מרצף האירועים המתוארים בתורה ובנביאים. בין היתר, הספרים כוללים פתגמים (משלי), הגות פילוסופית (איוב וקהלת), שירה (שיר השירים), מזמורים (תהילים) וקינות (איכה). הספרים מסודרים באופן שמערבב בין סוגות ותקופות שונות.
ספרים חוץ-עלילתיים
שירה: תהילים, שיר השירים
מוסר: משלי
פילוסופיה: איוב, קהלת
קינות: איכה
ספרים עלילתיים
סיפורים נוספים מתקופות קדומות: רות, דברי הימים
קורות היהודים בגלות ואחריה: אסתר, דניאל, עזרא ונחמיה (אשר על-פי החלוקה המסורתית נחשבים לספר אחד)
ספר דברי הימים הוא גרסה נוספת ומקוצרת מאוד לסיפור ההיסטורי המלא המתחיל באדם הראשון ומסתיים בהכרזת כורש בסוף גלות בבל. ספר עזרא ממשיך מנקודת הזמן בה נגמר ספר דברי הימים, בשיבת ציון ותחילת ימי בית שני.
חיבור
גם המסורת היהודית וגם חוקרי המקרא המודרניים מסכימים כי ספרי התנ"ך חוברו בתקופות שונות ועל ידי מחברים שונים. באחדים מספרי המקרא מופיעה כותרת המייחסת את החיבור למחבר מסוים, אולם רבים מחוקרי המקרא סבורים כי חלק מכותרות אלו נוספו בעריכה הסופית ואינן מקוריות לחיבור, ובחלק מהמקרים נועדו מלכתחילה לטעת בקורא רושם מוטעה באשר למחבר היצירה (למשל ספר קהלת).
ברייתא המובאת בתלמוד מייחסת את כתיבת ספרי התנ"ך לדמויות ראשיות בתנ"ך:
לפי התלמוד, קטעי ספרים המתייחסים לתקופה שלאחר מות המחבר לו מיוחס הספר, נכתבו על ידי דמויות מקראיות בנות דורו.
חוקרים מאסכולות של מחקר ביקורתי של המקרא מפקפקים בקביעות אלו. לפיהם, זמן הכתיבה של רבים מן הספרים מאוחר לזמן שמצוין בתלמוד, ובמקביל הם קובעים שחלק מן הספרים נערכו מתוך מקורות קדומים יותר, שנכתבו על ידי מחברים שונים בתקופות שונות.
השערת התעודות
השערת התעודות היא ההשערה כי חמשת חומשי תורה נערכו על ידי איחוד של מספר תעודות קדומות יותר המהוות נרטיבים עצמאיים, מקבילים ושלמים של אותם מיתוסים. לרוב מקובל להגדיר ארבע תעודות, אך המספר המדויק אינו לב ההשערה. התאוריה מכונה גם "השערת גרף-ולהאוזן" על שם מנסחיה העיקריים, יוליוס ולהאוזן וקרל היינריך גרף.
ההשערה פותחה במאות ה-18 וה-19, בניסיון להבין את הסתירות בטקסט המקראי.
ארבעת המקורות המשוערים הם (מתוארכים לפי הצעתו של ולהאוזן, שהציע זאת לראשונה):
המקור היהוויסטי (ס"י, בלעז: Jahwist – J): נכתב ב-950 לפנה"ס לערך בממלכת יהודה.
המקור האלוהיסטי (ס"א, בלעז: Elohist – E) : נכתב ב-850 לפנה"ס לערך בממלכת ישראל.
המקור הדברימי (ס"ד, בלעז: Deuteronomist – D): נכתב ב-600 לפנה"ס לערך, בתקופת הרפורמה הדתית של יאשיהו, בירושלים .
המקור הכהני (ס"כ, בלעז: Priestly – P) : נכתב ב-500 לפנה"ס לערך, על ידי כהנים בגלות בבל.
קאנוניזציה
תהליך האיסוף של ספרי התנ"ך היה הדרגתי ונמשך מאות שנים. יש ספרים שנזכרים בתנ"ך אך לא הוכנסו אליו, לדוגמה - ספר הישר, ספר מלחמות ה' ועוד.
זרז לחתימת התנ"ך היא העובדה שבין השנים 300 לפני הספירה עד 150 לספירה, נכתבו ספרים חיצוניים כיתתים שיצאו כנגד היהדות הפרושית וההלכה המקובלת (כמו קריאת תיגר בספר היובלים על הלוח העברי והחלפתו בלוח השנה במגילות קומראן). הפרושים, בצעד מנע, שנועד לחסום בפני הספרים החיצוניים הכיתתיים את המסלול לקאנוניזציה, חתמו את הקאנון, וכללו בו גם ספרים מקובלים שקדושתם הייתה נתונה במחלוקת, כגון מגילות קהלת, שיר השירים ואסתר.
מחקרים חדשים המתבססים על ממצאים ארכאולוגיים ואחרים, מונים כי הצעדים של יצירת מהדורה קאנונית של התנ"ך החלו בתקופה החשמונאית במאות השנייה והראשונה לפני הספירה (באופן ספציפי בימי יוחנן הורקנוס) כתוצאה ממדיניות רשמית של השושלת החשמונאית ליצירת זהות לאומית שכללה בין השאר כפייה של לימוד השפה העברית שנשכחה מזה מאות שנים. וקובץ שנוצר בתקופה זאת הוא הבסיס למה שאנו מכנים היום "התנ"ך".
הספרים שלא נכללו בקאנון נקראים ספרים חיצוניים. חלקם בעלי אופי כיתתי כמו ספר היובלים, מלחמת בני אור בבני חושך, חזון עזרא ועוד, וחלקם בעלי אופי הקרוב ברוחו ליהדות הפרושית, כמו ספר משלי בן סירא.
חלק מן הספרים החיצוניים נכללו בכתבי הקודש של כמה מן הזרמים הנוצריים.
חלוקת הספרים
בעבר היו ספרי התנ"ך העברי מחולקים ל-22 ספרים. כך אנו מוצאים בכתביהם של יוסף בן מתתיהו (העדות המוקדמת ביותר לכך שרק 22 ספרים נחשבו ספרי קודש) ואוריגנס (שצירפו את רות לשופטים, ואת איכה לירמיה). על-פי המסורת היהודית מתקופת התלמוד והמדרשים, מקורות הסמוכים לתקופת הקאנוניזציה של התנ"ך, התנ"ך כולל 24 ספרים בשלוש חטיבות: תורה, נביאים וכתובים. רק במאה הרביעית לספירה הירונימוס מביא את שני המספרים ומסביר את ההבדל ביניהם. בחלוקה נוצרית מאוחרת יותר, חולקו ארבעה ספרים לשניים – ספר שמואל (א'-ב'), ספר מלכים (א'-ב'), ספר דברי הימים (א'-ב') וספר עזרא (עזרא-נחמיה) – והתקבלו 28 ספרים.
סדר הספרים ושמותם שונים בתרגום השבעים מאלו שבנוסח המסורה. שמות הספרים על פי תרגום השבעים עברו לתרגומים הלטיניים, ומשם ללשונות המערב.
בתנ"ך 929 פרקים על פי החלוקה הנוצרית, שהיא החלוקה הנפוצה בימינו גם בקרב יהודים. על פי החלוקה היהודית המסורתית, בתנ"ך 447 פרקים המכונים "סדרים". הטקסט המקראי מחולק גם לפרשיות וזאת החלוקה היחידה המופיעה בספרי תורה, בנוסף התנ"ך מחולק לפסוקים.
ספרי התורה
חמשת הספרים הראשונים מכונים תורה (מלשון 'הוראה') או חמשת חומשי תורה. ספר בודד מכונה חומש. בלשון חז"ל מופיע אף הכינוי הארמי אורייתא. הכינויים הרווחים בעולם הנוצרי הם וריאציות של המונח היווני Πεντάτευχος (Pentateukhos), שפירושו "חמשת הספרים".
שמות הספרים ניתנו לפי אחת מן המילים המופיעות בפסוק הראשון של הספר ("'בראשית ברא", "ואלה שמות", "ויקרא אל משה", "וידבר ה' אל משה במדבר", "אלה הדברים"). לספרים גם כינוי שהוצמד להם בספרות חז"ל, וכינוי לטיני, והם ניתנו על פי תוכנו של הספר. להלן רשימה של ספרי התורה עם הקיצור המקובל בסוגריים, לאחריהם מופיע הכינוי הנוסף, וכינויים הלטיני.
1. בראשית
2. שמות
3. ויקרא
4. במדבר
5. דברים(בר')
(שמ')
(וי')
(במ')
(דב')(ספר הישר)(ספר הגאולה)(תורת כהנים)(חומש הפקודים) (משנה תורה)[Genesis בריאה]
[Exodus יציאה]
[Leviticus תורת הלויים]
[Numbers מספרים, פקודים]
[Deuteronomy משנה תורה]
את ספרי התורה מקובל במסורת היהודית לחלק גם לפרשיות שבועיות הנקראות בבית הכנסת כדי להשלים את קריאת כל ספרי התורה מדי שנה, בשמחת תורה.
ספרי הנביאים
ספרי הנביאים מכילים שמונה ספרים: ארבעה ספרי נביאים ראשונים וארבעה ספרי נביאים אחרונים.
בתלמוד מובאת ברייתא לפיה סדר ספרי הנביאים האחרונים והכתובים הוא: ירמיהו, יחזקאל, ישעיהו, תרי עשר, רות, תהלים, איוב, משלי, קהלת, שיר השירים, איכה, דניאל, אסתר, עזרא ודברי הימים. סדר זה שונה מהמקובל כיום, וחכמי התלמוד ביארו שהוא משלב שיקול נושאי בסידור ההיסטורי-כרונולוגי: "סמכינן חורבנא לחורבנא ונחמתא לנחמתא". עורך הברייתא סידר את ישעיהו רק אחרי ירמיהו ויחזקאל, מפני שספר מלכים מסתיים בתיאור חורבן ירושלים, וכך ירמיהו, שרובו נבואות על החורבן, מסודר אחריו, יחזקאל, שבראשיתו אף הוא מכיל נבואות על החורבן, מסודר אחריו, וישעיהו, שרובו נבואות נחמה, מסודר אחרי ספר יחזקאל, שבסופו מכיל אף הוא נבואות נחמה. שיקול עריכה אחר, המוזכר בתלמוד, הוא איחוד תרי עשר ספרי הנבואה הקצרים לספר אחד, חרף הפערים בזמנים בהם התנבאו. סדר ספרי התרי עשר לא מובא במלואו בתלמוד אבל ההנחה היא שכבר אז סודרו לפי סדר המסורה.
ספרים היסטוריוגרפיים בעיקרם, הידועים גם כנביאים ראשונים:
6. יהושע (יהו')
7. שופטים (שו')
8. שמואל (מחולקים ל: שמואל א', שמואל ב'; מכונים בקיצור ש"א, ש"ב; או: שמ"א, שמ"ב)
9. מלכים (מחולקים ל: מלכים א', מלכים ב'; מכונים בקיצור מ"א, מ"ב; או: מל"א, מל"ב)ספרי נבואה, הידועים גם כנביאים אחרונים:
10. ישעיהו (יש')
11. ירמיהו (יר')
12. יחזקאל (יח')
13. תרי עשר, המכילים שנים עשר ספרי-נבואה קצרים יחסית, שאוגדו יחדיו לספר אחד לפי הסדר הבא:
הושע (הו'), יואל (יו'), עמוס (עמ'), עובדיה (עו'), יונה (יו'), מיכה (מי'), נחום (נח'), חבקוק (חב'), צפניה (צפ'), חגי, זכריה (זכ'), מלאכי (מל')
ספרי הכתובים
ספרי הכתובים מכילים אחד עשר ספרים:
שלושת ספרי אמ"ת (ראשי תיבות בסדר הפוך של שמות הספרים):
14. תהילים (תה')
15. משלי (מש')
16. איובחמש המגילות:
17. שיר השירים (שה"ש)
18. רות
19. איכה
20. קהלת (קה')
21. אסתר (אס')ספרים נוספים:
22. דניאל (דנ')
23. עזרא (מחולק לשניים - עזרא ונחמיה; מכונים בקיצור עז' ונח', מכונים יחד עו"נ)
24. דברי הימים (מחולקים ל: דברי הימים א', דברי הימים ב'; מכונים בקיצור דה"א, דה"ב)
לשון
הרובד הלשוני של השפה העברית שבו נכתב התנ"ך נקרא "עברית מקראית", "עברית תנ"כית" או "לשון המקרא". באתרים ארכאולוגיים ברחבי ארץ ישראל התגלו מספר ממצאים אפיגרפיים מהמחצית הראשונה של האלף הראשון לפני הספירה, הכתובים בניב זה, ולפיכך הוא הצורה המתועדת הקדומה ביותר של השפה העברית.
נוהגים לחלק את העברית המקראית לשתי תקופות עיקריות: העברית המקראית הרגילה, והעברית המקראית המאוחרת, שבה נכתבו ספרי המקרא של תקופת גלות בבל ואחריה, כגון ספר זכריה, מלאכי, ספר עזרא, נחמיה, מגילת אסתר ודברי הימים. העברית המקראית המאוחרת מגלה סימנים ראשונים של שינוי לקראת מה שהפך אחר כך להיות לשון חז"ל. ניתוח פילולוגי של ספרי התנ"ך המאוחרים מעלה את האפשרות שנעשה מאמץ לכתוב בלשון המקרא גם בתקופה שבה השפה העברית המדוברת הייתה דומה יותר ללשון חז"ל, כנראה משום שלשון המקרא נתפסה כדגם ראוי לשפה הכתובה.
בתוך העברית המקראית קיימים הבדלים סגנוניים ניכרים בין לשון הפרוזה לבין לשון השירה, ובהם גם הבדלים בסגנון הדקדוקי וגם הבדלים באוצר המילים, שבשירה עשיר במילים הנדירות בפרוזה. יש הסבורים שלשון השירה משקפת צורה קדומה יותר של העברית.
אוצר מילים
שמאל|ממוזער|250px|תפזורת המייצגת את התפלגות המלים השונות בתנ"ך אחרי הסרת מיליות
באוצר המילים המצוי במקרא ניתן למנות כ-8,000 מילים מילוניות. המילים בחלקן מקבילות למילים בשפות השמיות הקרובות, ויש גם שאילה של מילים משפות אחרות, כגון הארמית והאכדית.
מילים רבות בתנ"ך הן מילים יחידאיות שמשמעותן לא ידועה בבירור. אף על-פי-כן, מספר המילים היחידאיות במקרא קטן מכפי שאפשר היה לצפות בהתחשב באורכו של הטקסט (אפשר להעריך באמצעות חישוב סטטיסטי את מספר המילים היחידאיות הצפויות בטקסט נתון בהתחשב באורכו). עובדה זו הביאה להשערה שהטקסט המקראי נכתב במתכוון תוך שימוש באוצר מילים קטן, זאת למעט קטעי השירה שבהם אוצר המילים עשיר יותר.
הטקסט המקראי בימינו
הטקסט המקראי הקיים מורכב מבחינה לשונית ממספר רבדים:
הטקסט העיצורי
אמות הקריאה שנוספו כנראה בשלב מאוחר יותר
הניקוד
הטעמים, שחוברו לראשונה במאה השמינית לספירה על ידי אנשי המסורה, לצורך שימור מסורת קריאה שהועברה לפני כן בעל פה.
בנוסף להן קיימים תעתיקים של שמות עבריים לאותיות יווניות בתרגום השבעים ומסורות הקריאה בתורה של העדות היהודיות השונות. מסורות הקריאה בתורה כפי שהן מוכרות לנו שונות זו מזו במימוש הפונטי של העיצורים והתנועות, וכולן מראות שוני משמעותי ממסורת הקריאה המתועדת באמצעות הניקוד הטברני (אף כי הניקוד הטברני התקבל בסופו של דבר בשפה הכתובה).
תרגומים
250px|ממוזער|העמוד הראשון בביבליה בשפה הטמילית, שיצא לאור בשנת 1723
ספרי התנ"ך, בשל כך שהם כלולים גם בביבליה הנוצרית, זכו לתרגום למאות שפות, ובשפות רבות תורגמו במספר גרסאות. נכון לסוף 1995 תורגמה הביבליה ל-349 שפות. בשפות אחדות תרגום התנ"ך היה היצירה הכתובה הראשונה באותה שפה, ולכן היה צורך לעיתים להמציא שיטת כתיבה או אפילו להמציא אלפבית לשם כך. לתרגומים הייתה פעמים רבות משמעות תאולוגית רבה, במתן האפשרות לעמים נוספים או לקבוצות נוספות לגשת אל הטקסט ללא תיווך. כך, למשל, התרגום ללשונות הדבורות בפי עמי אירופה, בייחוד גרמנית ואנגלית, היה מרכיב חשוב ברפורמציה הפרוטסטנטית.
ישנם כמה תרגומים מפורסמים:
תרגום השבעים – תרגום יהודי ליוונית שהוכן עבור יהודי אלכסנדריה במאה ה-3 לפני הספירה. שמו של התרגום קשור למסורת על תולדות כתיבתו בידי שבעים ושניים זקנים. תרגום זה נעשה מנוסח עתיק שאינו קיים ושונה במידה רבה מנוסח המסורה.
תרגום אונקלוס – התרגום העיקרי של התורה לארמית, המיוחס בתלמוד הבבלי לאוּנקֶלוּס הַגֵּר. התרגום נעשה, כנראה, בארץ ישראל בתחילת המאה ה-2, והוא נערך סופית בבבל. במהדורות מסורתיות של המקרא מופיע תרגום זה לצד הטקסט העברי, והוא נקרא מדי שבוע כחלק מתקנת "שניים מקרא ואחד תרגום". תרגום אונקלוס קיים רק לחמישה חומשי התורה, ואילו התרגום הארמי הנדפס לצד הנביאים הוא "תרגום יונתן".
הוולגטה – תרגום ללטינית שנערך על ידי אב הכנסייה הירונימוס במאה הרביעית. הוולגטה הוכרה על ידי הכנסייה הקתולית בשנת 1546 כנוסח המוסמך של כתבי הקודש, אם כי מאז אמצע המאה ה-20 הועדפו מהדורות שתורגמו היישר מן המקור.
תרגום המלך ג'יימס – תרגום לאנגלית שיזם המלך ג'יימס הראשון במאה השש עשרה. תרגום זה נחשב לתרגום הקלאסי של המקרא לשפה האנגלית ולמסמך מכונן בה.
תרגום מרטין לותר – תרגום לגרמנית מהמאה השש עשרה. תרגום זה הוריד את התנ"ך משפה המובנת רק לאליטה של הכמרים והמלומדים, להמון העם. בעקבות מרטין לותר תורגם המקרא לשפות נוספות רבות.
עדי נוסח
שמאל|ממוזער|250px|עץ יחס לקרבה שבין עדי היחס השונים ל"נוסח המקורי" (בתחתית התרשים). נוסח המסורה מיוצג בסימון MT, בימין התרשים.
עדי הנוסח של ספרי המקרא הם כתבי היד של המקרא ששרדו בידינו, ואשר בעזרתם ניתן ללמוד על הנוסחים השונים של ספרי המקרא בתקופות עבר. עדי הנוסח שקיימים בידינו מורכבים מקטעי מגילות ופפירוסים החל מהמאה השלישית לפני הספירה ואילך, וממצחפים ומכתבי יד לאורך כל תקופת ימי הביניים.
חלק מעדי הנוסח הם בעברית, וחלקם הם תרגומים עתיקים ליוונית, סורית, ארמית ועוד.
עדי נוסח מפורסמים מהעת העתיקה:
מגילות מדבר יהודה (קומראן, מצדה, מערות מורבעת, נחל חבר)
תרגום השבעים (כפי שהשתמר בכתבי יד A B S)
עדי נוסח מפורסמים מימי הביניים:
הגניזה הקהירית
מצחפים של בעלי המסורה מהמאות 10–11 (כתר ארם צובא, כתב יד לנינגרד, כתב יד ששון, כתב יד קהיר, ועוד)
מהדורות דפוס
שמאל|ממוזער|250px|תנ"ך גוטנברג, התנ"ך המודפס הראשון, 1455
250px|ממוזער|דף ממהדורת הפוליגלוטה הקומפלוטנסית, 1517
מהדורות התנ"ך (רובן כחלק ממהדורות הביבליה הנוצריות) שהחלו לצאת לאור עם המצאת הדפוס הושתתו על כתבי יד שונים שהיו בפני המדפיסים, ומלבד הטעויות שהיו נחלת אותם כתבי יד, התווספו להם עוד טעויות רבות שנפלו בהדפסה. כך נוצרו הבדלים רבים בין מהדורה לרעותה.
בין מהדורות הדפוס החשובות שיצאו לאור במאות הראשונות לאחר המצאתו ניתן למנות את:
תנ"ך גוטנברג (1455) ספר הדפוס הראשון. התנ"ך הוא הגרסה הלטינית - הוולגטה.
הדפסה הראשונה של ספר מהמקרא בעברית: ספר תהילים, בולוניה 1477.
מהדורת התנ"ך הראשונה שכללה את נוסח המקרא המלא בעברית - נדפסה בסונצ'ינו בשנת רמ"ח (1488), בבית הדפוס של משפחת שונצינו. משפחה זו הדפיסה גם את המהדורה השנייה של התנ"ך המלא, בנאפולי שנת רנ"א או רנ"ב.
הפוליגלוטה הקומפלוטנסית - מהדורה רב לשונית של המקרא עם הברית החדשה, הכוללת את נוסח המקרא בעברית ותרגומו ליוונית, לטינית וארמית. יצאה בשנת 1517 בעיר אלקלה שבספרד (אשר שמה הלטיני היה complutum). על הנוסח העברי היה אחראי, בין היתר, המומר אלפונסו דה סמורה.
מקראות גדולות ונציה רפ"ד-רפ"ה - מהדורת מקראות גדולות שנדפסה בוונציה על ידי המדפיס הנוצרי דניאל בומברג שבין השנים רפ"ד ורפ"ה (1524-1525). על הנוסח העברי היה אחראי יעקב בן חיים בן אדוניה, אשר הגיהו בדייקנות על פי המסורה. בשל כך שימש נוסח המקרא של מהדורה זו כבסיס לחלק גדול מן המהדורות היהודיות של המקרא שהודפסו במאות השנים הבאות.
הפוליגלוטה של וולטון - מהדורה רב לשונית מונומנטלית של המקרא עם הברית החדשה, הכוללת את נוסח המקרא בעברית יהודית, עברית שומרונית, וכן תרגום המקרא ליוונית, לטינית, ארמית יהודית, ארמית שומרונית, סורית וערבית. המהדורה יצאה לאור על ידי איש הכנסייה האנגלי בריאן וולטון בין השנים 1652 ו-1657.
במהדורות המודרניות נעשים מאמצים לניקוי טעויות הדפוס, ועורכיהם משתדלים להיסמך על כתבי יד ימי-ביניימים. אולם מכיוון שיש הבדלים בין כתבי היד, הרי שעדיין ישנם הבדלים קלים בין מהדורה לרעותה, מה עוד שחלק מן המהדורות מתבססות על מספר כתבי יד במעורב.
מבין המהדורות החשובות שיצאו לאור בעשרות השנים האחרונות ניתן למנות את:
מהדורת לטריס (לונדון 1852)
מהדורת גינצבורג (1932) על פי דפוסים ישנים והגהות מכת"י שונים
מהדורת N.H. Snaith (לונדון 1958)
מהדורת קאסוטו (ירושלים תשי"ג) על פי כתבי יד ממשפחת בן אשר
מהדורת קורן ע"פ המסורה (ירושלים תשכ"ה)
מהדורת עדי (תל אביב תשל"ו) על פי כתב יד לנינגרד
מהדורות B.H, וכן B.H.S ו-B.H.Q (מהדורות מדעיות)
מהדורת סיני (תל אביב 1983)
מהדורת חורב, הרב מרדכי ברויאר, מוגהת על פי כתר ארם צובא וכתבי יד הקרובים לו
כתר ירושלים (תש"ס), על פי שיטת הרב ברויאר
מקראות גדולות הכתר
התנ"ך הזעיר בעולם
התנ"ך הזעיר בעולם הוא תנ"ך הננו שפותח ויוצר בטכניון כך ש-1.2 מיליון האותיות של ספר התנ"ך נחרתו על שבב סיליקון מצופה בשכבת זהב דקיקה בעובי 20 ננומטר ובשטח חצי מילימטר רבוע, באמצעות אלומת יונים ממוקדת. לקריאת הטקסט יש להיעזר במיקרוסקופ ברזולוציה של פי עשרת אלפים. הרעיון נהגה ב-2007 על ידי פרופ' אורי סיון, כיום נשיא הטכניון, וד"ר אוהד זוהר מהמכון לננוטכנולוגיה ע"ש ראסל ברי (RBNI), כחלק מתוכנית להגברת התעניינות הצעירים במדעי הננו ובננוטכנולוגיה. עותקים זעירים נמסרו למוזיאון ישראל בירושלים לרגל חגיגות היובל ב-2015, לאפיפיור בנדיקטוס ה-16, לספריית דיבנר במוזיאון הלאומי להיסטוריה אמריקנית בוושינגטון, השייך למוסד הסמית'סוניאן, ולאיתן סטיבה, במסעו לחלל.
פרשנות
פרשנות המקרא לבשה צורות רבות בתקופות השונות ובפי המחברים השונים בני הדתות השונות. פרשנות המקרא, כמו תרגום המקרא, לרוב לא נעשתה רק בצורה מילולית, ולעיתים נלוותה לה פרשנות שהתאימה את הטקסט המקראי לתפיסת הפרשן או לנרטיב אותו ביקש ליצור. כך נפוצו פרשנויות המסבירות את הטקסט המקראי בצורה אלגורית או משלימות אותו בתוספות דרשניות שלא על פי הכתוב, אלא על פי מסורות מאוחרות בהם החזיק המפרש. כמו כן ישנה פרשנות עם מאפיינים של פולמוס, פרשנות שנועדה להתפלמס עם תפישות דתיות המנוגדות להשקפת המחברים. כך, לדוגמה, הרבניים והקראים בימי הביניים מצאו בטקסט המקראי ראיות לשיטותיהם ופרכות לשיטת המחנה המנוגד, וגם הזרמים הנוצריים השונים מצאו בברית הישנה אסמכתות להשקפותיהם התאולוגיות.
התנ"ך הוסבר ופורש בשיטתיות מימי קדם, במגוון אמצעים ספרותיים. כך, לדוגמה, בימי בית שני רווחה הסוגה של מקרא משוכתב, שהייתה למעשה פרשנות הטקסט המקורי ברוח השקפת הסופר באמצעות כתיבת סיפור חדש ומורחב על בסיס הקיים בתנ"ך. דוגמאות לכך נמצאות בספרים החיצוניים ואצל יוסף בן מתתיהו. דוגמה אחרת היא פרשנות אלגורית, שרווחה בתפוצה ההלניסטית, ושהשריד היחיד כמעט שהשתמר ממנה הוא כתבי פילון האלכסנדרוני. חז"ל, במאות הראשונות לספירה, דרשו את הטקסט הן בכיוון סיפורי-ערכי, בדמותם של חלק ממדרשי אגדה, והן מתוך מטרה לגזור מתוכו ציוויים מעשיים, במסגרת מדרשי הלכה. במקביל, תרגומי התנ"ך פירשו את הטקסט לא פחות משהיו ניסיון להעביר את משמעותו. בימי הביניים, שגשגה פרשנות המקרא הרבנית למן רס"ג ועד הרלב"ג, ואולי הגדול שבכותביה היה רש"י.
בקרב הנוצרים, התרחש במאות הראשונות לספירה מאבק כבד בין מפרשי הפשט האנטיוכיים לבין יריביהם האלכסנדרוניים, שדרשו את התנ"ך (עם יתר הביבליה) באמצעים אלגוריים מרחיקי לכת. האלכסנדרוניים גברו במידה רבה. על אף שפרשני המקרא הנוצרים חתרו להבין גם את המשמעות המילולית של הטקסט, עיקר תשומת הלב הוקדש לחילוץ המשמעות הנסתרת של הטקסט. סגנון זה, שראשיתו במזרח, התקבל במערב על ידי אוגוסטינוס עצמו, ואף בדה ותומאס אקווינס ראו בכך את התכלית הראויה יותר של לימוד המקרא. הגלוסה אורדינריה, המאסף הקלאסי של פרשנות ימי הביניים הנוצרית מאבות הכנסייה הקדומים ועד לכותבי הרנסאנס הקרולינגי ומאוחרים מהם, נערך במאה ה-12 בצרפת. ההומניזם של הרנסאנס, והעניין הגובר בעברית, עודד התרחקות מהאלגוריות והתמקדות מחודשת במובן המילולי, שהתגלגלה אל הרפורמציה ואל המפרשים הפרוטסטנטיים. הנאורות הביאה בהדרגה לניסיון להבין את הטקסט לא רק במשמעותו המילולית, אלא גם בהקשרו ובזמנו, מה שהתגבש לבסוף למחקר ההיסטורי-ביקורתי בכתובים.
התייחסות
לעם ישראל יחס מיוחד לתנ"ך. בדת היהודית נכללים כל 24 הספרים המרכיבים את התנ"ך בהגדרה של כתבי קודש. על התנ"ך מתבססת תשתית האמונה היהודית, וממנו נלמדים מצוות וערכי היהדות. הדקדקנות בהעתקת התנ"ך בכלל והתורה בפרט, הועילה לצמצום מספר השיבושים שחלו במשך השנים, עד כדי כך שבספרי התורה נמצאים רק שנים עשר הבדלים בין הגרסה המערבית של ארצות הים התיכון לבין הגרסה של יהודי תימן, כאשר אף אחד מהבדלים אלו אינו משנה את משמעות הכתוב. לפי מסורת המתוארת אצל חז"ל, תרגום התנ"ך לשפות אחרות היה אסור, אך לאורך השנים הופר כלל זה על ידי גורמים שונים, יהודיים ולא יהודיים.
התנ"ך בישראל נלמד בבתי הספר הממלכתיים כבר בכיתות הנמוכות. בבתי ספר של החינוך הממלכתי דתי והחינוך החרדי, התנ"ך נלמד מכיתה א'. בבתי הספר הממלכתיים דתיים, ניתן דגש על מעמד התנ"ך בדת היהודית, ועל הפרשנויות הדתיות השונות שניתנו לו. בבתי ספר החרדיים, הדגש ניתן בעיקר על פירוש רש"י. בבתי ספר עבריים ממלכתיים הוא נלמד החל מכיתה ב', תוך שימת דגש על הקשר של התנ"ך להיסטוריה ולתרבות של עם ישראל, על סגנונו הספרותי ועל ממצאים מביקורת המקרא. בבתי ספר ערביים נלמד התנ"ך כחלק מלימודי השפה העברית שמתחילים בכיתה ג'.
בנצרות נכללים ספרי התנ"ך כחלק מן "הברית הישנה", המהווה לצד "הברית החדשה", את אוסף הספרים המקודש לנוצרים, המכונה "ביבליה". ראשוני המוסלמים העריכו גם הם את ספר התנ"ך, וכינו בזכותו את היהודים ואת הנוצרים "עמי הספר". עם זאת, הקוראן מוסר גרסה שונה משלו לחלק מן האירועים המתוארים בתנ"ך, ורווחה באסלאם הטענה לפיה זייפו היהודים וסילפו את התיעוד המופיע בתנ"ך. הבדל זה בין היחס הנוצרי והמוסלמי לתנ"ך העברי, הוביל את הרמב"ם להתיר ליהודי ללמד את התנ"ך לנוצרים, אך לאסור על היהודי ללמד את התנ"ך למוסלמים.
ראו גם
קטגוריות:
מהדורות ותרגומים של התנ"ך
פרשנות המקרא
חקר המקרא
המקרא בתרבות ובאמנות
ערכים:
עץ משפחה של דמויות מקראיות
ביקורת המקרא
התנ"ך בחיי היומיום
לקריאה נוספת
מבוא למקרא, כרכים א' - ו' (12 יחידות), בהוצאת האוניברסיטה הפתוחה, תשמ"ט.
אלכסנדר רופא, מבוא לספרות המקרא, הוצאת כרמל, 2006, ירושלים.
עמנואל טוב, ביקורת נוסח המקרא, ספריית האנציקלופדיה המקראית, מוסד ביאליק, ירושלים תש"ן, מהדורה שנייה: 1997.
ראו גם באתר האוניברסיטה הפתוחה
קישורים חיצוניים
פודקאסט דברי הימים, 26 באוגוסט 2020
טקסט בלבד
טקסט התנ"ך לפי כתר ארם צובא, מקראות גדולות הכתר - מהדורה מקוונת, נוסח הכתר שוחזר בחלקיו החסרים על ידי פרופ' מנחם כהן, מאפשר חיפוש על פי טקסט, ניקוד או טעמים.
הטקסט המלא של התנ"ך, באתר של מכון ממרא. כולל: תנ"ך מנוקד, תנ"ך בכתיב המסורה ללא ניקוד, תנ"ך בכתיב מלא ללא ניקוד, תנ"ך עם טעמי המקרא, תרגום אונקלוס - לארמית, משנה תורה להרמב"ם).
כתר ארם צובא
תנ"ך לקריאה חופשית
טקסט וחומר עזר
מקראות גדולות, מהדורת "על־התורה"
אתר התנ"ך של בני ציון
התנ"ך עם פירוש למילים הקשות בוויקיטקסט
929 - תנך ביחד פרקי התנ"ך ולצדם קריינות מקצועית, תקציר על כל פרק, פרשנויות, ביאורים ומאמרי הגות.
מקראנט
הטקסט המלא של התנ"ך - כולל קישורים מתוך הפסוקים לפרשנויות ולפריטי מידע רלוונטיים - מאמרים ותמונות
טקסט מלא של התנ"ך, באתר סנונית, כולל אפשרות לניווט לפי פרשות שבוע, הקראה של כל התנ"ך לפי פרקים ומילון עברי אנגלי
אתר הניווט בתנ"ך, כולל מאמרים ופירושים נרחבים.
אתר אתנ"כתא
כפשוטו, אתר קהילתי לפרשנות התנ"ך
מילון מונחים בתנ"ך - מאת: יאיר בקר
כלים וחומר עזר
רזי דרזים - תוכנה המאפשרת חיפושים נרחבים לאורך ספר התנ"ך כולו או חלקו
"עידן התנ"ך" - אתר בנושאי המקרא, ארכאולוגיה והיסטוריה
קונקורדנציה לתנ"ך
התנ"ך המוקלט בעברית ו
חיפוש מילים בתנ"ך
חיפוש מילים ופסוקים בתנ"ך
מאמרים
נדב נאמן, "לשחזור ההיסטוריה הקדומה של עם ישראל: מקרא, ארכאולוגיה וכתיבת היסטוריה", זמנים, גיליון מס. 94
נורית גוברין. "'עיט ואלהים יחדיו'. המקרא כנושא לספרות'. בתוך: 'ספר מיכאל. בין הזמן הזה לימים ההם. מחווה למיכאל בהט', עורך: אבי שגיא, הוצאת רכס והוצאת כתר, תשס"ז/2007, עמ' 31 - 51
פרופ' גרשון גליל על המועד שבו נכתב התנ"ך מאתר הערוץ האקדמי מיסודה של אוניברסיטת חיפה
ילקוט מי חילק פרקי התנ"ך
לאה מזור, כינויי האסופה המקראית
גיא דרשן, "כ"ד ספרים, כ"ב ספרים והקורפוס ההומרי", תרביץ, ע"ז (תשס"ח), עמ' 5–22 (על מספר ספרי התנ"ך)
דוד בן-גוריון, מאת: מתיה קם
שונות
ציטוטים מהספר: לקרוא מחדש את התנ"ך
, לימוד כל התנ"ך בשנה אחת - על פי המסורה
דברי הימים - סיפורי תנ"ך ערוכים כחדשות בעיתון (כולל מידע מעבר לכתוב). מאתר דעת
The Brick testament (אנגלית) - סיפורי התנ"ך מוצגים על ידי דמויות לגו
אז מי כתב את התנ"ך? התהוות הקאנון המקראי על ציר הזמן, בפודקאסט "עושים תנ"ך" של רשת עושים היסטוריה.
הערות שוליים
*
*
קטגוריה:כתבי קודש
קטגוריה:כרוניקות של תולדות עם ישראל
קטגוריה:ספרות יהודית של העת העתיקה
קטגוריה:יצירות שמחברן אינו ידוע
| 2024-10-16T13:56:29
|
היסטוריה של המחשבים
|
REDIRECT היסטוריה של המחשוב
| 2005-06-06T18:27:59
|
ארמית
|
אֲרָמִית היא שפה שמית צפון מערבית, שמדוברת ברציפות מאז האלף הראשון לפני הספירה ועד ימינו. בעת העתיקה הייתה הארמית שפה רווחת במזרח התיכון ובמרכז אסיה, ובעיקר בארץ ישראל, בסוריה, באשור, בבבל, ובממלכת פרס. הארמית הייתה שפת הדיבור של ארץ ישראל, סוריה ומסופוטמיה.
השפה הארמית מקורה בקרב הארמים, עם שמי קדום שאכלס אזורים שונים במזרח הקרוב, במיוחד בסוריה, עיראק וטורקיה של ימינו. הארמים היו קונפדרציה שבטית ושפתם, הארמית, התפתחה בהדרגה והתפשטה בין קהילות ארמיות שונות.
היסטוריה
בתקופת הברונזה המאוחרת ותקופת הברזל (1200–539 לפנה"ס) הארמית החלה להיות שפה משמעותית והחליפה בהדרגה את האכדית כלינגואה פרנקה במזרח הקרוב. היא דוברה על ידי שבטי ארמים שונים והתפשטה בקרב אשורים, בבל ועמים אחרים במזרח הקרוב לצרכים מנהליים ודיפלומטיים. היא שימשה שפה משנית למסמכים רשמיים, כתובות מלכותיות והתכתבויות עם מדינות וסאליות ומעצמות זרות.
האימפריה הראשונה ששילבה את הארמית במערכת הבירוקרטית שלהם הייתה האימפריה האשורית החדשה. למרות שהנאו-אשורים השתמשו בעיקר באכדית כשפתם הרשמית, הם החלו לאמץ את הארמית לצד האכדית למטרות מנהליות ודיפלומטיות. התפתחות זו התרחשה במהלך המאה ה-8 לפני הספירה, והארמית זכתה בהדרגה לבולטות במסמכים הרשמיים ובהתכתבויות של האימפריה. השימוש של האימפריה הנאו-אשורית בארמית היווה תקדים לאימפריות הבאות באזור, כמו האימפריה הפרסית, לאמץ ולנצל את השפה לתפקידים מנהליים וממשלתיים.
הארמית חדרה לארץ ישראל באמצעות עולי בבל דוברי הארמית, בתקופת בית שני. הארמית הייתה אז השפה הרווחת (לינגואה פרנקה) של האימפריה הפרסית ששלטה בבבל. כולל המזרח התיכון. הארמית שימשה גם בכתבי קודש יהודיים, כגון ספר עזרא וספר דניאל בתנ"ך, המשנה (במובאות), התלמוד הבבלי, התלמוד הירושלמי, תרגום אונקלוס, תרגום יונתן וספר הזוהר. הארמית מופיע גם בהגדה של פסח. "דזבן אבא בתריי זוזיי": זבן=קנה, וגם לקוח. "בעגלה בזמן קריב". עגלה=במהירות.
עם התפשטות האסלאם במאות ה-7 וה-8, כבשו המוסלמים הערבים שטחים נרחבים, כולל אזורים שבהם דיברו ארמית. הערבית החלה בהדרגה להחליף את הארמית כשפת המינהל, ענייני הדת והחינוך. הארמית שמרה על בולטתה כשפה מדוברת בקהילות נוצריות, במיוחד באזורים כמו אדסה (אורפה), נציבין, ומוסול. כשהנצרות התפשטה באזור, הקהילות דוברות הסורית אימצו את האמונה הנוצרית והחלו להשתמש בשפה הסורית כאמצעי לביטוי דתי ותאולוגי. זה הוביל להופעתה של צורה כתובה מובהקת של סורית המכונה סורית קלאסית, שהסתמכה רבות על המבנים הדקדוקיים ואוצר המילים של הארמית. הסורית הקלאסית שימשה רבות בטקסטים הנוצריים של הקהילות הללו.
ארמית לתקופותיה
ממוזער|חקיקה בסלע בארמית תדמורית
דובר הארמית הראשון המוזכר במקרא הוא לבן הארמי, בדברו שתי מילים בארמית – "יְגַר שָׂהֲדוּתָא" (בראשית לא, מז) (בעברית:גל עדות).
נהוג לחלק את רובדי השפה הארמית לחמש תקופות ראשיות:
ארמית קדומה, או ארמית עתיקה: 925–700 לפנה"ס
ארמית רשמית, או ארמית ממלכתית: 700–200 לפנה"ס
ארמית בינונית: 200 לפנה"ס – 200 לספירה
ארמית מאוחרת: 200–700 לספירה
ארמית חדשה: 700 לספירה עד ימינו
ארמית קדומה
מתקופה זו, שמתחילה במאה ה-9 לפנה"ס, קיימות כ-30 כתובות: החשובות בהן נמצאו בתל פחריה, ספירה, נירב וכתובת זכור.
ארמית ממלכתית
החל משנת 700 לפני הספירה, בערך, החלו להשתמש באימפריה האשורית החדשה בשפה הארמית לשם כתיבת מסמכים רשמיים. השפה נפוצה על פני כל האזור שהיה תחת שליטתה של האימפריה האשורית, כולל ארץ ישראל. עדות לשימוש בארמית בתקופה זאת לצרכים דיפלומטיים ולא לשימוש יום יומי אנו מוצאים בתנ"ך (מלכים ב' י"ח), כאשר רבשקה שליחו של סנחריב מלך אשור מגיע לירושלים וקורא לתושביה להיכנע; רבשקה מתבקש על ידי שריו של חזקיהו לדבר ארמית: "דבר נא אל עבדיך ארמית כי שומעים אנחנו ואל תדבר עמנו יהודית באוזני העם אשר על החומה".
מתקופה זו קיימות כתובות רבות, בהן כתובות על אבן, פפירוס, חרס ועץ. הכתובות התגלו כמעט בכל רחבי המזרח התיכון ואסיה המרכזית, כולל אפגניסטן, איראן ומצרים. לזו האחרונה יש משמעות חשובה, משום שבארץ מצרים שורר מזג אוויר חם ויבש, וזו הסיבה ששרדו שם כתובות רבות. במצרים הדרומית (=העליונה), באי יב שמתחת לעיר סוֵן (סְוֵנֶה המקראית), היה יישוב יהודי גדול בסביבות 400 לפנה"ס, ושם התגלו כתובות רבות בארמית, המכונות מכתבי יב.
הארמית הממלכתית נמצאת גם במקרא, בפרקים הכתובים בארמית מקראית, שנמצאים בספרים עזרא ודניאל. יש גם פסוק אחד בארמית בספר ירמיהו.
ארמית בינונית
לתקופה זו משתייכות הלשון הנבטית (שהייתה מדוברת בחבלים שונים של ערב ונכחדה), והתדמורית (שהייתה מדוברת בתדמור ובאזורים סמוכים, ונכחדה), וכן תרגום אונקלוס לתורה.
ארמית מאוחרת
בתקופה זו נחלקת הארמית לשני ניבים שונים, מזרחי ומערבי. כל אחד מהניבים מתחלק בעצמו לשלושה ניבים עיקריים.
הניב המזרחי, שהיה מדובר באזור בבל, כולל את הניבים הבאים:
שמאל|ממוזער|320px|תרגום התנ"ך לארמית מהמאה ה-11. בנוסח זה מופיע המקור העברי בצד התרגום: כל פסוק עברי מופיע כשאחריו תרגומו לארמית.
ארמית בבלית – שפתם של יהודי בבל, ובה נכתב התלמוד הבבלי.
סורית – דיאלקט נוצרי. בו נכתב תרגום הפשיטתא למקרא ועוד כתבים נוצריים. לדיאלקט זה יש גם כתב מיוחד משלו, כתב סורי.
מנדעית – דיאלקט של כת המנדעים, כת גנוסטית. נכתבו בו כתבי הכת. גם למנדעית כתב המיוחד לה.
הניב המערבי, שדובר בארץ ישראל, כולל את הניבים הבאים:
ארמית גלילית – שפתם של יהודי הגליל. בשפה זו נכתב התלמוד הירושלמי והמדרשים הארצישראליים.
ארמית שומרונית – שפת השומרונים. דיאלקט זה השתמר בשימוש דתי וליטורגי לאורך ימי הביניים ועד היום.
ארמית נוצרית – דיאלקט שדובר באזור יהודה, נקרא גם סורית ארצישראלית. בעבר סברו שדובר רק בפי נוצרים, ואולם המחקר גילה שיש גם שרידים לדיבור יהודי בדיאלקט זה.
ארמית יהודאית – ארמית שדוברה על ידי יהודים באזור דרום הר חברון בלבד, מרבית יהודה התרוקנה מיהודים במרד בר כוכבא אך באזורים מועטים אכן שרדו יהודים דוברי ארמית.
ארמית מדבר יהודה – ניב אחר של ארמית יהודאית מאוחרת ששונה מהניב המדובר בדרום הר חברון, היה מדובר באזור בקעת הירדן ויריחו ולאורך ים המלח במקומות כמו עין גדי.
קיימים קווי דמיון דיאלקטיים בין ניבים מזרחיים ומערביים הקשורים בקשר תרבותי. דהיינו בין הארמית הבבלית במזרח והארמית הגלילית במערב (ניבים יהודיים), ובין הסורית במזרח והסורית הארץ-ישראלית במערב (ניבים נוצריים). אולם, קווי הדמיון המשותפים לאזורים הגאוגרפיים בולטים מאלה המשותפים לקבוצות התרבות.
ארמית חדשה
עם הכיבוש הערבי במאה ה-7 החל תהליך הדרגתי של התאסלמות וקבלת התרבות הערבית בקרב האוכלוסייה במזרח התיכון. המתאסלמים מקרב הדוברים ארמית עברו בהדרגה לדבר ערבית, והארמית נשארה שפתם של היהודים והנוצרים. הערבית הסורית הושפעה במידה רבה מן הארמית, ועד היום אפשר למצוא בה מילים ביטויים ומבנים תחביריים, שמקורם בארמית. קהילות קטנות המדברות ארמית השתמרו עד המאה ה-20, אם כי חלו שינויים גדולים באופי השפה. בדיאלקט המזרחי מדברות קהילות בכפרים בעיראק, באיראן, בטורקיה, בגאורגיה, ובארמניה. זוהי גם שפתם של יהודים שעלו מאזורים אלה לישראל (בעיקר יוצאי כורדיסטן, למשל קהילת נאש דידן), ורבים מהם משתדלים לשמר דיבור ארמי בישראל גם בימינו. יוצאי כורדיסטן בישראל מכנים בדרך כלל את ניביהם הארמיים בשם "כורדית" או "כורדית יהודית" (אין לבלבל בין ניבים ארמיים אלה לבין השפה הכורדית המדוברת בפי הכורדים המוסלמים). בדיאלקט המערבי, ארמית מערבית חדשה, מדברים בשלושה כפרים בסוריה (ובראשם הכפר מעלולה).
שאילות ארמיות בעברית
בעברית, מתקופת המקרא דרך לשון חז"ל והעברית הרבנית ועד העברית החדשה השתלבו הרבה מילים וביטויים מהארמית. כך למשל אפשר למצוא בעברית את המילים הבאות: אגרה (=שכר), בר (=בן), בדיחה, בעתה, בחש (=ערבב), גושפנקא (=חותמת), דווקא (=בדיוק), דחליל, זבן (מוכר בחנות, בהגדה של פסח: "דזבן אבא בתרי זוזי"), אילן (=עץ), גלימה (=מעיל), דיעבד (=לאחר מעשה), חרך, טנף, כנופיה (=קבוצת אנשים), אתר (מקום), כפן (=רעב, בהגדה: "כל דכפין ייתי וייכול"), גלידה (קרח), לאפוקי (להוציא – חברת הפקה/הוצאה לאור), מנפיק, מסוק, מסקנה, משכנתא, קייט ואף עכוז. כמו כן, ישנם ביטויים מהארמית שהשתלבו בתוך העברית: החל מ: דא עקא (=זאת הצרה) וביש גדא (="רע מזל"), ועד שופרא דשופרא (="הטוב שבטוב"), איפכא מסתברא (="ההפך מסתבר"), סגי נהור (="רב אור" = עיוור: אמירת דבר והכוונה להיפוכו), בר-מינן (חוץ מאיתנו, במשמעות "לא עלינו"=מת) וברנש (בן-אדם). אפילו מקור המילים "אבא", "אמא", "סבא", "סבתא", המשמשות בעברית המודרנית מדי יום ביומו, להבדיל מהמילים הקודמות, ששימושן בעיקר ספרותי, מארמית. הביטויים העבריים המודרניים: "סבא רבא", וכן "סבתא רבתא", מתייחדים בכך שהם תרגום ישראלי מודרני – של המונח הגרמני או היידי – לארמית דווקא (במקום לעברית כמתבקש לכאורה). במיוחד התאזרחו ביטויים שמקורם בארמית בלשון המשפטית העברית, כנראה בשל השפעת הספרות ההלכתית בנושאים קרובים (למשל 'כולי עלמא', 'מכללא', 'רישא וסיפא').
חילוף אותיות בין עברית-ארמית
קיימת תופעה של חילוף אותיות בין עברית ובין ארמית: עברית שלוש = ארמית תלת (משם המילים תלת-ממד, תלת-אופן), עברית זהב = ארמית דהב, עברית זו = ארמית דא (משם המילה הדדי), עברית קיץ = ארמית קיט (משם קייטנה), עברית רוּץ = ארמית רהט (משם שפה רהוטה), עברית שמונה = ארמית תמנה (משם תמנון, מתומן), עברית שני = תניין (משם המילה תנייני).
השתלשלות האותיות מפרוטו-שמית מסבירה את תופעה זו: 4 עיצורים בפרוטו-שמית השתלשלו לאותיות שונות בעברית ובארמית (למשל ṯ = ת֗ הפך לשׁ בעברית אבל ת בארמית, משם פרוטו-שמית ṯalāṯ ← שָׁלוֹשׁ בעברית, אבל ← תְּלָת בארמית). דוגמאות:
עברית שׁ ↔ ארמית ת: עברית שלוש↔ארמית תלת, שמונה↔תמנה, שֵׁנִי↔תניין, חדש↔חדת, שקל↔תקל (משם הכתובת על הקיר מנא מנא תקל ופרסיןדניאל ה כה).
עברית ז ↔ ארמית ד: עברית זהב↔ארמית דהב, זבח↔דבח, זרוע↔דרע, זו↔דא, זכר\זכרון↔דכר\דכרון.
עברית צ ↔ ארמית ע: עברית ארץ↔ארמית ארע, צאן↔עאן, צלע↔עלע.
עברית צ ↔ ארמית ט. דוגמאות: עברית קיץ↔ארמית קיט, ציפורניים↔טופרנא, צל↔טלל, צבי↔טביא
עוד דוגמאות חוץ מארבעת העיצורים המצוינים למעלה:
עברית י ↔ ארמית ו. דוגמאות: עברית היה↔ארמית הוה,
עברית ח ↔ ארמית ה. דוגמאות: עברית חזר↔ארמית הדר.
עברית ב ↔ ארמית פ. דוגמאות: עברית ברזל↔ארמית פרזל.
היחס לארמית בקרב היהודים בעידן המודרני
בימי המנדט הבריטי בארץ ישראל עלו טענות מגורמים שונים על הצורך להחליף את השימושים המסורתיים בארמית לשימוש בעברית. כך למשל, אברהם כהנא כתב שיש לכתוב את הכתובה בעברית כי ארמית "אינה שפת עמנו, והרי חזרנו לכאן להשתמש בשפת התורה ולשוננו הקדושה ולמה לנו שפה שאינה נהוגה בזמננו ... ואיננו משועבדים למלכות להשתמש בשפה זו, כשהיה זה נהוג בזמן חיבור התלמוד שצריכים היו להעתיק כל עניין משפטי לשפת המדינה". והוסיף: "איננו מוצאים שחז"ל נהגו קדושה יתירה ויראת הכבוד בנוגע לארמית". גם הרב שמעון פדרבוש כתב כנגד השימוש בלשון ארמית. כנגדם יצא הרב משה בלאך להגנת הארמית וכנגד כל שינוי בנוסח הארמי של התפילות, הגט והכתובה והביא מכתב של הרב יצחק נסים בו כתב: "הן ידוע שהארמית מקודשת מדורי דורות, ... רוב דברי חז"ל בשני התלמודים הם בארמית וחלילה לתרגמם ולשכחם". בחלק מהחתונות בישראל, נקרא תחת החופה תקציר של הכתובה בעברית, אך נוסח הכתובה עצמה הוא בארמית.
ראו גם
ארמית בבלית
ארמית גלילית
ארמית חדשה
רשימת כתובות כנעניות וארמיות
ארמית יהודית
לקריאה נוספת
יחזקאל קוטשר, תולדות הארמית א, אקדמון, ירושלים, תשל"ב.
יחזקאל קוטשר, מחקרים בעברית ובארמית. הוצאת מאגנס, ירושלים, תשל"ז.
אלישע קימרון, ארמית מקראית. ספריית האנציקלופדיה המקראית, מוסד ביאליק, ירושלים, תשנ"ג ; מהדורה שנייה מתוקנת ומורחבת: תשס"ג.
משה בר-אשר, מקומה של הארמית בעברית החדשה , פרקי עיון בעברית החדשה ובעשייה בה, תשע"ב, עמ' 3–55, באתר האקדמיה ללשון העברית
הרב ישראל דנדרוביץ, הא לחמא עניא – השפה הארמית בירושלים לשמחה או לעצב?, בתוך: קובץ אור ישראל, גיליון סב – ניסן תשע"א, עמודים: קסח–קפב.
H. Bauer, P. Leander, Grammatik des Biblisch-Aramäischen. Halle 1927.
Theodor Nöldeke, Compendious Syriac Grammar. translated from German by J.A. Crichton. London 1904; 2nd edition: Winona Lake: Eisenbrauns 2001.
מילונים
Michael Sokoloff, A Dictionary of Judean Aramaic. Ramat Gan: Bar Ilan University 2003.
R. Payne Smith, A Compendious Syriac Dictionary. Jessie Payne Smith (ed.) Eisenbrauns 1998. .
Marcus Jastrow, A Dictionary of the Targumim, the Talmud Babli and Yerushalmi, and the Midrashic Literature (London and New York, 1903)
קישורים חיצוניים
מילון ארמית של מרקוס יסטרוב באתר ספריא, ניתן לחיפוש מקוון
מילים עבריות שמקורן בארמית על פי סדר האלף-בית, באתר השפה העברית
מתיה קם, ארמית, באתר פשיטא
מילון ארמי עברי
יחזקאל קוטשר, לשון המשנה והתלמוד: ארמית של התלמוד הבבלי והתלמוד הירושלמי, מחניים נ"ז, באתר "דעת"
אדמיאל קוסמן: שירה ארמית-ארצישראלית: קריאה בספר שירת בני מערבא. אוניברסיטת פוטסדם 2011.
ביטויים משפטיים שימושיים ממקור בארמית
ארמית, לקסיקון לתרבות ישראל
הערות שוליים
*
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:שפות שמיות צפון-מערביות
קטגוריה:ארמים
| 2024-08-24T11:13:34
|
משנה
|
ממוזער|340x340px|כותרת מעוטרת למשניות בש"ס מהדורת פרנקפורט ה'ת"פ
הַמִּשְׁנָה היא קובץ של פרשנויות על המקרא שתרם רבות לעיצוב היהדות וארגון החיים היהודיים לאחר חורבן הבית השני. המשנה חוברה במשך כמה דורות משלהי ימי הבית השני ובעיקר ב-150 השנים שעברו מאז חורבנו בשנת 70 לספירה. המשנה מחולקת לשישה 'סדרים', המכילים כל אחד כמה 'מסכתות'. כל מסכת עוסקת בנושא ספציפי אחד המרומז בשמה של אותה המסכת. סדרי המשנה נועדו להוות קו מנחה ובסיס איתן לשם קביעת ההלכות בקהל ישראל, לדורות.
ספרות המשנה – כפי שגובשה על פי התָנָאִים בתקופתם (מסוף המאה הראשונה ועד לתחילת המאה השלישית) כוללת את כל ההנהגות וההנחיות המהותיות שנתקבלו והועברו בין הדורות עד לזמן כתיבת המשנה, לשם שימור אורח החיים היהודי.
המשנה מקיפה מגוון רחב של נושאים ותחומים ועוסקת בפרטי הלכות ודינים יסודיים הנוגעים בכל אחד מהם. המשנה מהווה סוּגָה ספרותית כשלעצמה, ולו מפני שהוא החיבור הראשון מתוך תורה שבעל פה שהותר להעלות על הכתב (דבר שהיה אסור עד תקופתו של רבי יהודה הנשיא). כמו כן, היקף ספרות המשנה הוא חסר תקדים עד לאותה התקופה.
ספרות המשנה היא על פי המסורת היסוד לתורה שבעל פה – כלל המסורות שהועברו באופן ישיר מרב לתלמיד, מתקופתו של משה רבנו ועד לתנאים האחרונים (כפי שנכתב במשנה הראשונה שבמסכת אבות). החכמים שדבריהם מופיעים במשנה מכונים תנאים. ישנן דעות שונות מתי החל ניסוח המשנה, אך מוסכם כי עריכתה וניסוחה הסופיים נעשו בסוף תקופת התנאים, בתחילת המאה השלישית לספירה, על ידי רבי יהודה הנשיא וחכמי דורו.
השם 'משנה' מקורו בשורש שנ"ה (בארמית תנ"א) והוא נגזר מהמילה 'שינון' (כלומר: גרסה וחזרה – לרוב בעל פה). דעה אחרת אומרת שהשם הוא מלשון שניים (2), שכן היא שנייה ומשנית לתנ"ך.
תוכן
המשנה כוללת את הלכות התורה בכל תחומיה. עם זאת, ישנן הלכות בסיסיות שפרטיהן לא הובאו במשנה. הרמב"ם הסביר עובדה זאת בכותבו:
"ודיני הציצית והתפילין והמזוזה ועניין מלאכתן, והברכות שחייבין לברך עליהן וכל העניינים התלוים בזה וכו׳ והמשנה לא דיברה על אלה המצוות דבר מיוחד לכלול דיניהן וכו׳ וסבת זה בעיני לפי שהיו הדברים האלה מפורסמים בזמן חבור המשנה והי' ענינם ידועים ונהוגים ביד כל העם פרט וכלל ואין עניין מהם נפלא משום אדם ועל כן לא ראה לדבר בהן כמו שלא הסדיר התפלה ר״ל נוסחה ואיך יתנהג שליח צבור לפי שהי׳ מפורסם.״
חלקי המשנה
סדרים
המשנה מחולקת לשישה סדרים (ש"ס) על פי תחומי חיים שונים:
סדר זרעים – עוסק בברכות ובמצוות התלויות בארץ. מכיל 655 משניות ב-11 מסכתות.
סדר מועד – עוסק בשבתות, חגים ותעניות. מכיל 681 משניות ב-12 מסכתות.
סדר נשים – עוסק באישות, קידושין, גירושין וכדומה. מכיל 578 משניות ב-7 מסכתות.
סדר נזיקין – עוסק בדיני ממונות וסדרי המשפט. מכיל 685 משניות ב-10 מסכתות.
סדר קדשים – עוסק בבית המקדש ובקורבנות. מכיל 590 משניות ב-11 מסכתות.
סדר טהרות – עוסק בסוגי טומאות וטהרתן. מכיל 1,003 משניות ב-12 מסכתות.
נהוג להשתמש בראשי התיבות זמ"ן נק"ט כדי לסייע בזיכרון סדר זה.
מסכתות
כל סדר נחלק למסכתות העוסקות בתתי-נושאים שונים. במשנה 63 מסכתות בסך הכול.
+מסכתות המשנה זרעים מועד נשים נזיקין קדשים טהרות ברכות (57 משניות, 9 פרקים) שבת (139 משניות, 24 פרקים) יבמות (128 משניות, 16 פרקים) בבא קמא (79 משניות, 10 פרקים) זבחים (101 משניות, 14 פרקים) כלים (254 משניות, 30 פרקים) פאה (69 משניות, 8 פרקים) עירובין (96 משניות, 10 פרקים) כתובות (111 משניות, 13 פרקים) בבא מציעא (101 משניות, 10 פרקים) מנחות (93 משניות, 13 פרקים) אהלות (134 משניות, 18 פרקים) דמאי (53 משניות, 7 פרקים) פסחים (89 משניות, 10 פרקים) נדרים (90 משניות, 11 פרקים) בבא בתרא (86 משניות, 10 פרקים) חולין (74 משניות, 12 פרקים) נגעים (115 משניות, 14 פרקים) כלאיים (77 משניות, 9 פרקים) שקלים (52 משניות, 8 פרקים) נזיר (60 משניות, 9 פרקים) סנהדרין (71 משניות, 11 פרקים) בכורות (73 משניות, 9 פרקים) פרה (96 משניות, 12 פרקים) שביעית (89 משניות, 10 פרקים) יומא (61 משניות, 8 פרקים) סוטה (67 משניות, 9 פרקים) מכות (34 משניות, 3 פרקים) ערכין (50 משניות, 9 פרקים) טהרות (92 משניות, 10 פרקים) תרומות (101 משניות, 11 פרקים) סוכה (53 משניות, 5 פרקים) גיטין (75 משניות, 9 פרקים) שבועות (62 משניות, 8 פרקים) תמורה (35 משניות, 7 פרקים) מקואות (71 משניות, 10 פרקים) מעשרות (40 משניות, 5 פרקים) ביצה (42 משניות, 5 פרקים) קידושין (47 משניות, 4 פרקים) עדויות (74 משניות, 8 פרקים) כריתות (43 משניות, 6 פרקים) נדה (79 משניות, 10 פרקים) מעשר שני (57 משניות, 5 פרקים) ראש השנה (35 משניות, 4 פרקים) עבודה זרה (50 משניות, 5 פרקים) מעילה (38 משניות, 6 פרקים) מכשירין (54 משניות, 6 פרקים) חלה (38 משניות, 4 פרקים) תענית (34 משניות, 4 פרקים) אבות (108 משניות, 6 פרקים) תמיד (34 משניות, 7 פרקים) זבים (32 משניות, 5 פרקים) ערלה (35 משניות, 3 פרקים) מגילה (33 משניות, 4 פרקים) הוריות (20 משניות, 3 פרקים) מדות (34 משניות, 5 פרקים) טבול יום (26 משניות, 4 פרקים) בכורים (39 משניות, 4 פרקים) מועד קטן (24 משניות, 3 פרקים) קינים (15 משניות, 3 פרקים) ידיים (22 משניות, 4 פרקים) חגיגה (23 משניות, 3 פרקים) עוקצים (28 משניות, 3 פרקים)
פרקים
כל מסכת נחלקת למספר פרקים. גודלם של הפרקים אינו שונה מאוד מאחד לשני, ונראה שזה היה שיקול עיקרי בחלוקת הפרקים, ולא רק החלוקה העניינית. במשנה יש 523 פרקים, אולם ברוב המהדורות המודפסות כיום נוסף הפרק הרביעי של מסכת ביכורים, שבמקורו היה חלק מהתוספתא, ספר המכיל ברייתות, וכן "פרק קניין תורה" שנהפך לפרק השישי של מסכת אבות. יוצא שישנם סך הכל 525 פרקים.
349x349px|ממוזער|המשנה הראשונה במסכת הראשונה, מסכת ברכות, מתוך כתב יד קאופמןמשניות
כל פרק נחלק לקטעים הנקראים "הלכות" (בתלמוד הירושלמי) או "משניות" (בתלמוד הבבלי ובלשון הדיבור כיום). בעוד שחלוקת הפרקים קבועה יחסית וזהה ברוב כתבי היד, חלוקת ההלכות שונה בין כתבי היד השונים, ונראה שלא הייתה בה אחידות מעולם. סך הכל יש 4,192 משניות בכל שישה סדרי משנה.
סדרם של שישה סדרי משנה
לעומת הסדר המקובל (זמ"ן נק"ט), לדעת בעל הספר כף נחת, סדר נזיקין הוא הסדר האחרון משישה סדרי משנה. התוספות יום טוב הקשה על חידוש זה, שהרי ריש לקיש דרש על הפסוק "וְהָיָה אֱמוּנַת עִתֶּיךָ חֹסֶן יְשׁוּעֹת חָכְמַת וָדָעַת"
"אמונת זה סדר זרעים, עתיך זה סדר מועד, חסן זה סדר נשים, ישועות זה סדר נזיקין, חכמת זה סדר קדשים, ודעת זה סדר טהרות"
ומדרשה זו רואים שסדר נזיקין הוא הרביעי, כסדר המקובל. רבי יעקב חאגיז דחה הוכחה זו, משום שמצאנו בילקוט שמעוני דרשה בה סדר נזיקין הוא הסדר האחרון:
"רבי תנחומא פתר ליה בשישה סדרי משנה: תורת ה' תמימה זה סדר נשים. עדות ה' נאמנה זה סדר זרעים, שהוא מאמין בחייו של עולם וזורע. יראת ה' טהורה זהו סדר טהרות, שהוא מפריש בין טומאה לטהרה. פקודי ה' ישרים משמחי לב זה סדר מועד, שיש בה סוכה ולולב ומועדות שנאמר בהם ושמחת בחגך. מצוות ה' ברה מאירת עיניים זה סדר קדשים, שהיא מאירת עיניים לקדשים. משפטי ה' אמת צדקו יחדו, זה סדר נזיקין, שיש בו כל הדינין".
אם כן אין להוכיח מהסדר המובא בדרשה מהו סדרם של שישה סדרי משנה. ובכל אופן מסיק הרב חאגיז "שנראה שהוא קבלת כל ישראל לסדרם בסדר זה והבא לשנות מסדר השונים עליו ראיה ללמד".
סגנון המשנה
לשון המשנה דחוסה, יש המשווים אותה ללשון שירה. המשנה נאמרה בעל פה, והיא מלאה באמצעים לשוניים, צורניים ותוכניים המקלים על הזיכרון (לדוגמה, משניות המזכירות אחת את השנייה יובאו בזו אחר זו. גם אם המשנה השנייה אינה קשורה באופן ישיר לנושא עליו מדברת המשנה הקודמת. כמו בפרק "אין בין" ().
בחלק מן המקרים ההלכות במשנה הן חד-משמעיות, אך במקרים רבים מובאות במשנה כמה דעות חלוקות ללא הכרעה ברורה. לעיתים רחוקות מפרשת המשנה את טעמי ההלכה, או מביאה ויכוח הלכתי. נדירים המקרים שבהם כוללת המשנה אמירות שאינן הלכתיות כלל ועיקר.
לעיתים המשנה גולשת לדון בענייני אגדה.
המשנה הפותחת
שמאל|ממוזער|270px|מספר שורות מכתב יד קאופמן: מסכת אבות, פרק א', משנה ו' ומשנה ז'. כתב-היד, שנחשב לאחד מכתבי-היד החשובים ביותר של המשנה, מתוארך לסביבות המאה ה-12.
לשם הדגמה למבנה הבסיסי של המשנה, מובאת כאן המשנה (ה"הלכה") הפותחת את הקובץ, הדנה בזמן קריאת שמע של ערבית. ניתן ללמוד מהמשנה הראשונה רבות על אופי המשנה כולה.
במשנה זו מובאת מחלוקת בת שלוש דעות שונות לגבי סוף זמן קריאת שמע. כיוון שהמשנה נלמדה בעל פה, היא ערוכה לעיתים בצורה של דיאלוג, או שאלות ותשובות, ומרבה להביא מחלוקות בלא פסיקה הלכתית. המשנה גם אינה מציגה חומר רקע לנושאים הנידונים בה, כמו העובדה שיש להגיד בכל ערב ובכל בוקר קריאת שמע, או בכלל הגדרתה של קריאת שמע ומדוע יש לקרוא אותה, מאחר שכל אלו מובנים מאליהם למנסחי המשנה, ולכן משנה זו פותחת רק בשאלה, "מאימתי?".
תרבות המחלוקת
לעיתים השאירו עורכי המשנה, ואף התלמוד ומאמרות חז"ל השונים, את המחלוקות השונות בין החכמים לא פתורות. הן הובאו לקורא כפי שהן ללא פתרון הלכתי. עניין זה מעלה תמיהה. המשנה מתייחסת לשאלה זו ונותנת מענה במסכת עדויות פרק א':
הרמב"ם בהקדמתו למשנה מביא את ההסברים השונים להבאת שיטות חולקות גם כשלא נפסקה הלכה כמותן.
שיטות שלא נפסקו בהלכה מוזכרות מפני כמה סיבות גם כדי לאפשר פסיקה שונה בעתיד מחד, וכדי לעקוב אחריהן ולגדור בעדן מלהתפשט ולהתקבל מאידך. וגם כדי לתת ללומדים להבין את מהלך הלימוד על ידי המחלוקת וגם לשם הלימוד עצמו.
ברי הפלוגתא העיקריים במשנה
בית שמאי ובית הלל
רבי אליעזר – רבי יהושע, רבן גמליאל, רבי עקיבאכל אחד מהם עם רבי אליעזר, ויש מחלוקות בין רבן גמליאל ורבי יהושע
רבי ישמעאל, רבי טרפון, רבי אלעזר בן עזריה, רבי יוחנן בן נורי – רבי עקיבארבי עקיבא עם כל אחד מהם, ויש גם מחלוקות בין רבי טרפון ורבי אלעזר בן עזריה
רבי מאיר, רבי יהודה, רבי יוסי, רבי שמעון – יש מחלוקות רבות בין כל שניים מהם או בין ארבעתם, ובין רבי אלעזר עם כל אחד מהם.
המעבר ללימוד בסגנון המשנה
ממוזער|270px|משנה מבוארת
רוב החוקרים סוברים שדרך המדרש קדמה לדרך המשנה. הם מבססים זאת על ראיות פנימיות בחז"ל ועל דברי רב שרירא גאון. הרב יצחק אייזיק הלוי, מראשוני חוקרי התלמוד, חולק וסובר שדרך המשנה הייתה מאז ומעולם. גם אברהם גולדברג, סבור כך, והוא מבסס את דבריו על מגילת המקדש, מעין תורה שבעל פה איסיית שאינה מתבססת על דרשת הפסוקים, והוא מניח שגם לפרושים הייתה תורה שבעל פה שכזו.
בין החוקרים הסוברים שדרך המדרש קדמה שוררת מחלוקת בנוגע לתיארוך המעבר ולסיבות שהביאו אליו. לגבי התיארוך, ההשערות נעות החל מתחילת ימי בית שני (רס"ג) ועד לתקופת יבנה, אחרי חורבן הבית (אלבק). השערות נוספות הן תחילת תקופת הזוגות (אפשטיין), מותו של רבן גמליאל הזקן (רד"צ הופמן) ועוד.
דעות רבות נאמרו בקשר לסיבות שהובילו למעבר, ונראה שמדובר בצירוף של כמה מהן:
הקושי ללמוד על פי הפסוקים, כיוון שמצוות שונות נזכרות בכמה מקומות בתורה שבכתב.
ריבוי ההלכות שאינן מעוגנות במקרא, מפני שהן תקנות חז"ל או שנתקבלו במסורת.
ידיעותיהם של הכהנים במקדש ביחס להלכות העבודה פחתו מסיבה כלשהי. החכמים נאלצו ללמדם הלכות אלה וכך נוצרו קובצי הלכה של עבודת המקדש. בהמשך זה התפתח לנושאים נוספים.
"לימוד כזה הוא מלאכה כבדה, כי הוא לבד מעשה הזיכרון וכמעט אין חלק בו לכח ההיקש וההגיון, ואיך יחזיקו בו באורך הימים אנשי בית יעקב הנודעים מאז לאנשי בינה ויש בהם כוח לעמוד בהיכל הפנימי של ההגיון ועומק המחשבה, להוציא חדשות ונצורות, לדמות דבר לדבר, לטחון סלעים זה בזה ולהקים מגדלות! ומלבד שהנפש היפה תגעל בלימוד זכרוני כזה..." (זכריה פרנקל, דרכי המשנה)
הצדוקים ערערו על חלק מן ההלכות שאין להן מקור בתורה. כתוצאה מכך הסתירו חכמים את מקור ההלכות, כדי שלא יהיה מקום לערער.
אנטיוכוס גזר על מי שיימצא בידו ספר התורה, אך לא גזר על לימוד ההלכות בלא ספר התורה. לימוד בדרך המשנה הייתה דרך להתגבר על הגזרות נגד לימוד התורה.
גזרות הרומאים נבעו מחשד שלהם ביחס לתורה. המשנה נערכה כדי להבהיר שאין מקום לחשדות אלה.
סיבות אלו ככל הנראה גרמו למעבר איטי לדרך המשנה, עד שדרך זו הפכה למרכזית ודרך המדרש למשנית.
עריכת המשנה
תהליך עריכת המשנה
בשלב כלשהו הוחלט על קיבוץ ההלכות שנאמרו עד אז בלשון חופשית, לטקסט אחיד ומחייב שיהווה "קאנון" של כל העם היהודי. לעריכה היו ככל הנראה שלבים רבים, בין החוקרים קיימים חלוקי דעות בנוגע לחלקו של כל דור בעריכה:
רס"ג – המשנה נתחברה במשך אחד עשר דורות (מארבעים שנה אחר בניין בית המקדש השני עד שנת 220 לספה"נ) מאנשי הכנסת הגדולה ועד לרבי יהודה הנשיא, המכונה בקיצור "רבי".
רב שרירא גאון – היו נוסחים רבים להלכות שביד החכמים ורבי החל לסדר את ההלכות בנוסח אחיד שיילמד על ידי כל החכמים.
ר"ש מקינון – המשניות היו סדורות קודם לרבי והוא רק פסק את ההלכה.
רנ"ק – סידור ההלכות החל בסוף ימי אנשי כנסת הגדולה והלל הזקן הוא שקבע את ששת הסדרים אך לא סידר את המסכתות. רבי קבע את הסדר של המסכתות.
זכריה פרנקל – רבי עקיבא החל בעריכת המשנה והמשיך אחריו תלמידו רבי מאיר ולאחר מכן רבי יהודה הנשיא השלים את שהחסירו הם.
המוסכם על כולם הוא שהעריכה הסתיימה על ידי רבי יהודה הנשיא, "רבי", שהיה תלמיד של כל תלמידי ר' עקיבא.
רבי הצליח לבצע מלאכה מורכבת זו. בצעירותו עזב את בית אביו ויצא לנדוד בין בתי המדרש של חכמים אחרים. לימודיו אצל החכמים השונים הביאו לידי כך שהוא קלט מסורות שונות ושיטות הלכה שונות. כשהגיע לנשיאות, הכניס לביתו חכמים רבים. חכמים אלו קיבלו את כל צורכיהם מבית הנשיא ובתמורה לכך הם סייעו לרבי באיסוף התורה שבעל פה ובעריכתה.
כחמישים שנה ישב רבי על כס הנשיאות ובכל התקופה הארוכה הזאת הוא ניפה ובירר את כל דברי החכמים, מיין אותם לפי נושאים וחילק אותם לסעיפים.
כל הלכה שנכללה באוסף של רבי, נקראת "משנה". את כלל המשניות חילק רבי לשישה סדרים (ש"ס) לפי הנושא הכללי שבו הם עוסקים. כל סדר וסדר מתחלק לכמה מסכתות וכל מסכת מחולקת לפרקים, הכוללים מספר משניות. כל ששת הסדרים הם ספר "המשנה" שנערך בידי רבי. פועלו של רבי יהודה הנשיא
ככל הנראה במשנה משובצות משניות קדומות אשר נוצרו בתקופה החשמונאית ואולי עוד קודם לכך, אפילו קובצי משנה שלמים ואולי אפילו מסכתות. ואין ספק שרבי השתמש במשניות שהיו לפניו, ולא כתבם בעצמו. רבות מן המסורות שהשתמרו מצביעות על כך שחלקן הגדול היה כתוב במקורו ארמית, או הועבר למסורות בארמית, ותורגם או הושב בידי רבי יהודה הנשיא לעברית. לא ברור מה מידת מעורבותו בעריכת הדברים ומה חלקו ביצירת מלל מקורי משלו. קיימים קשיים ושאלות רבות בנוגע לעריכת המשנה וביניהם:
השמטות – נושאים חשובים רבים שלא הוכנסו למשנה או שמוזכרים בה בקושי (ברכת המצוות, חנוכה, הלכות ציצית ותפילין, עיבור השנה, גרות, מילה ועוד).
חוסר עקביות בסידור המשנה – שילוב בין דרך אסוציאטיבית לדרך תימטית וכדומה. משניות שמופיעות בכפילות, מספר פעמים במקומות שונים, משניות חשובות שמופיעות בסוף נושא או משניות זוטרות המופיעות בתחילתו ועוד.
חוסר עקביות בפסיקת ההלכה – קיים שוני ניכר בתוך המשנה עצמה באמצעים לקביעת ההלכה: לעיתים באמצעות השמטת שם החכם ("סתם משנה"), או השמטת חלק או כל דבריהם של חכמים מסוימים, ועוד. וכן קיימות סתירות בין המשניות והמסקנות מהן.
חלק מהשאלות נותרו לא פתורות. יש חוקרים הנוקטים בגישה פילולוגית לפיה רבי היה כבול לנוסח כפי שהועבר על פה עד דורו בבתי המדרש שבנשיאות הלל הנשיא וצאצאיו, ולא רצה לסטות ממנו (אלבק) אם כי תרגם או השיב את הנוסח מארמית או מהסגנון הארמי לעברית (אביגדור שנאן). חוקרים אחרים סוברים שעריכתו של רבי הייתה אכן מגמתית על מנת ליצור אחדות של פסיקה עד כמה שהיה יכול, על פי מה שהוכרע בבית דינו, ומכאן נוצרו הבעיות (אפשטיין).
החוקר אברהם גולדברג טוען שהשיקולים שהובילו את רבי היו שיקולים פדגוגיים של הרחבת הידיעה, והנחלת עושר השיטות, על מנת להבין את ההכרעות בדין.
גישה אחרת, שאינה פותרת את כל השאלות, טוענת שהתנאים הקדומים אשר שיננו את ה"ברייתא" וה"תוספתא" שהפכו מאוחר יותר למשניות ערוכות, ניסו ליצור טקסט קל לשינון וזיכרון על פה, וזאת הסיבה לקשיים שיש בו.
הגישה הספרותית דומה לכך, אך טוענת שרבי ערך את הטקסטים הקדומים, תוך שימוש באמצעים ספרותיים כמו "פתיחה מעין חתימה", תקבולות, משחקי מילים ועוד. פענוח של האמצעים הספרותיים שופך אור נוסף על הבנת המשנה ועל הנושא הנידון בה. הדוגלים בגישה זו טוענים כי אין אפשרות לנתק בין תוכן המשניות לבין צורת העיצוב שלהם (אברהם וולפיש בעבודת הדוקטורט).
משניות קדומות בעריכה שונה מזו של רבי יהודה הנשיא, לעיתים עם תוספות שהושמטו או לא נכנסו למשנה, או חילופי נוסח, ואשר ייתכן כי חלקם היוו את הבסיס למשנה נקראו ברייתא (בארמית: החיצוני). אלו שוננו בידי חכמי התלמוד הבבלי והתלמוד "הירושלמי" (האמוראים) בדיוניהם על המשנה, וחלק מדבריהם אף שולב לעיתים בקבצים אלו, בעיקר בדורות הראשונים שלאחר המשנה. קובץ נוסף המצוטט לעיתים בתלמודים כברייתא הוא התוספתא (בארמית: התוספת), המסודר בסדר המהווה את מקורו של סדר המשניות, והמשקף מסורת ארץ-ישראלית שאומצה לעיתים בידי עורכי התלמוד הירושלמי ובית מדרשם. כן קיימים מדרשי ההלכה – המפרשים פסוקים מן המקרא על פי כללים וקובעים מתוכם את ההלכה, או מעבירים מסורות היסטוריות או אגדתיות. בין הקבצים הללו מכילתא דרבי ישמעאל, מכילתא דרשב"י, ספרא, ספרי במדבר, ספרי זוטא במדבר וספרי דברים, מכילתא דברים, וספרי זוטא דברים. חלקים מקבצים אלו מצוטטים כברייתות בתלמוד הבבלי והירושלמי. ברייתות רבות נוספות אבדו במהלך הדורות ולא הגיעו לידינו.
חתימת המשנה
הניסוח והקונספט הסופי של המשנה התבצע על ידי רבי יהודה הנשיא. יש אומרים שהמשנה נחתמה בשנת ג' אלפים תתקע"ח (218 לספירה), 150 שנה לאחר חורבן בית שני. לפי ספר הקבלה נחתמה בשנת ג'תתקמ"ח (188 לספירה), 120 שנה לאחר החורבן.
בתלמוד אומר רבי יוחנן, כי: בפשטות משמע כי כל אחד מחיבורים אלה נכתב על פי תורת אותו תנאראו עוד בערך 'תנא קמא וסתם משנה'., אך רב שרירא גאון מסייג אמירה זו, וכותב כי אין משמעות הדבר שמה שנאמר ללא ציון הוא מדברי אותו תנא, אלא שדבר הלכה זה עבר במסורת באמצעות בית המדרש של אותו תנא.
כתיבת המשנה
את ההלכה בתקופת חז"ל היה מקובל ללמוד במתכונת של שינון, מבלי להעלותה על הכתב, ועל כן היא כונתה 'תורה שבעל פה'. כפי הנראה, המשנה לא נלמדה מן הכתב אלא מתחילת תקופת הגאונים, כאשר רבו ההלכות ונכתבו התלמודים. יש דעות במסורת התולות את כתיבת המשנה בקשיי החורבן והגלות, אך אין לדבר סמך במקורות.
ישנם חוקרים הטוענים שהמשנה אומנם לא נלמדה מן הכתב בבית המדרש, אך הלומדים נהגו לרשום לעצמם רשימות בבית לשינון עצמי. ניתן למצוא לכך סימוכין מסיפורים שונים בתלמוד על "מגילות סתרים" שנכתבו בימי התנאים ונמצאו בתקופה מאוחרת יותר.
לימוד המשנה
290px|ממוזער|אברכים כותבים סיכום הגמרא כהערות בתוך ספרי "משנה סדורה" שלהם
בימים שלאחר עריכת המשנה, היא הפכה לקובץ הלכתי דומיננטי, ושינתה את פני עולם לימוד ההלכה. מקובל לציין את המעבר בכינוי חכמי התקופה: עד ימי המשנה החכמים נקראו תנאים, ולאחר חתימת המשנה נקראו החכמים אמוראים. האמוראים בבבל ובארץ ישראל למדו את ההלכה בהתאם למשנה ואסרו על עצמם לחלוק על דברי התנאים.
לאחר דורות נוספים של לימוד הלכה, המסורות הפרשניות וההלכתיות לגבי המשנה התגבשו לחיבור נפרד – התלמוד. הן בתלמוד הבבלי והן בתלמוד הארצישראלי ('הירושלמי'), המשנה היא הבסיס לכל, ועליה מושתתים הדיונים השונים. עם זאת, התלמודים עסקו בעיקר בחלקי המשנה הנוגעים להלכה, ועל כן לחלק מן המסכתות הדיון התלמודי הוא חלקי, או שכלל לא קיים.
בנוסף לתפקידה ההלכתי, משמשת המשנה כיום במחקר גם כמקור ידע לגבי אורחות החיים ולגבי השפה של התקופה שבה נכתבה.
במסכת אבות מובא שתחילת גיל לימוד המשנה הוא עשר שנים:
גם כיום בחינוך הדתי והחרדי מקובל ללמוד את המשנה החל מהחינוך היסודי.
בגלל הדגש של לימוד משנה לילדים, גופים שונים יצרו דברים על מנת להנגיש את המשנה לילדים, יצאו מהדורות של משנה לילדים עם ציורים, פרויקט של לימוד משנה בוואטסאפ וכן תוכנית טלוויזיה בשם רצים למשנה.
מבחינת סדרי הלימוד הקבועים, יש שנוהגים ללמוד מספר משניות קבוע או מספר קבוע של פרקים מדי יום, כך למשל במסגרת קביעותא – המפעל ללימוד המשנה היומית בו לומדים בכל יום שתי משניות – מחזור בן כ-6 שנים, או משנה אחת להשלמת הש"ס ללומדי הדף היומי, או מספר משניות קבוע ללימוד כל שישה סדרי משנה בתוך שנה – מסלולים אלו נכללים בשם: משנתית – משנה בשנה. יש הלומדים שמונה עשר פרקי משנה בכל יום כך שהם מסיימים את ששת סדרי משנה בכל חודש.
שינון משניות בעל פה
אחת השיטות הנפוצות ללימוד משנה, בייחוד בציבור התורני היא באמצעות שינון בעל פה. לימוד בצורה כזו עושה שימוש בטכניקות של חזרה, מתוך ההנחה שככל הלומד יחזור על החומר הנלמד, הוא יהיה מסוגל לזכור אותו יותר טוב. הנחה זו נשענת על העובדה שחשיפה חוזרת ונשנית למידע מסוים הנמצא בזיכרון לטווח קצר אכן מגדילה את הסיכוי שישלף בצורה מוצלחת מהזיכרון לטווח הארוך. לימוד בצורה כזו מאפשר ללומדים לקיים את דברי התלמוד: . בנוסף, על פי החפץ חיים אחד היתרונות של לימוד בעל פה הוא במצבים מיוחדים: .
ישנן מסגרות חינוך כמו שיטת זילברמן ושיטת זכרו ששינון משניות בעל פה הוא מרכיב מרכזי בשיטה החינוכית שלהם.
נוסח המשנה
כתבי יד של המשנה
מקובל לחלק את עדי הנוסח של המשנה לשני סוגים – הטיפוס המזרחי, הכולל משניות שהועתקו בכתבי היד של התלמוד הבבלי; והטיפוס המערבי, הארצישראלי, הכולל כתבי יד של "סדר משנה", כלומר כתבי יד של משניות בלבד ללא תלמוד. בין הטיפוסים השונים ישנם הבדלים בתוכן ובלשון, ולפיכך לחלוקה זו נודעת משמעות הן לחקר נוסח המשנה ועריכתה, והן לחקר לשון המשנה. כמו כן מקובל להשוות את הסדר של המשניות ולשונם לזה של התוספתא המקבילה, שהיא בעיקרה נוסח ארצישראלי מערבי.
רוב כתבי היד של "סדר משנה" הם מהמאה ה-13 ואילך, ורק מספר כתבי יד מוקדמים יותר קיימים בידינו כיום. העתיק מכולם והחשוב שבהם הוא כתב יד קאופמן, שזמן כתיבתו מוערך למאה ה-11–12 לספירה. זהו כתב יד המכיל את כל נוסח המשנה למעט דף אחד, בתוספת ניקוד שככל הנראה התווסף מאוחר יותר. כתב היד שוכן כיום בספרית האקדמיה למדעים בבודפשט. כתב יד נוסף הוא כתב יד פַּארמה, המכיל אף הוא את כל נוסח המשנה, אשר נכתב ככל הנראה במאה ה-11 באיטליה. החלק הראשון של כתב היד מנוקד ניקוד מלא, והשאר בניקוד חלקי. גם בכתב יד זה משערים שהניקוד התווסף מאוחר יותר. ניקודו הוא "ספרדי", כלומר הוא נוטה לבלבל בין פתח לקמץ ובין צירי לסגול. כתב יד מאוחר יותר הוא כתב יד קיימברידג' (CUL Ms. Add. 470,1) משנת 1350 לספירה לערך (מכונה גם "כתב יד לו" על שם המהדורה של כתב היד שהוציא לאור ויליאם הנרי לו [Lowe]). כתב יד זה אינו מנוקד ותחילה היו שחשבו שהוא מזויף. שלושת כתבי היד הללו כוללים את כל שישה סדרי המשנה למעט חוסרים מקומיים. בנוסף להם, יש כתבי יד שכוללים יחידות קצרות יותר, כגון כתב יד פרמה ב המכיל את סדר טהרות.
שלושת כתבי יד אלו מייצגים בעיני החוקרים, את הנוסח הארצישראלי של המשנה.
כתבי יד מוקדמים, אם כי חלקיים, הם כתבי יד שנמצאו בגניזה הקהירית, שחלקם נכתבו עוד מימי הגאונים.
מהדורות מדעיות של נוסח המשנה
עם התקדמות מחקר מדע התלמוד נוצר צורך ליצור מהדורה מדעית מדויקת של נוסח המשנה, מתוך השוואה פילולוגית של כתבי היד המדויקים. מהדורה מדעית אחידה על כל המשנה לא נערכה עדיין, אבל מסכתות אחדות יצאו במהדורות מדעיות כעבודות דוקטורט וכספרים: סוכה (מנחם צבי פוקס), נידה (תרצה מיטשם), עבודה זרה (דוד רוזנטל), אהלות, שבת, עירובין (אברהם גולדברג), אבות (שמעון שרביט), כתובות (חיים בנטוב), שקלים (אליעזר פינצ'ובר), מידות (אשר זליג קאופמן), שבועות (דוד שכנאי), הוריות (אריה שטולברג). פרופ' דוד רוזנטל השלים את עבודתו על מהדורה מדעית של כל סדר נזיקין, אך זו טרם ראתה אור.
שלשה ניסיונות להוציא מהדורה מדויקת של המשנה נעשו עד כה:
משנה עם שינויי נוסחאות, שיצאה לאור על ידי מכון התלמוד הישראלי השלם. יצא לאור רק כרך אחד על סדר זרעים, עם חילופי נוסחאות מפורטים.
מפעל המשנה של האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים מלקט את כל כתבי היד וקטעי הגניזה של המשנה במטרה להעמיד מהם בעתיד הרחוק מהדורה מדעית.
משנה, הוצאה מדעית של מיכאל קרופ, יוצא לאור בהוצאת לי אחים ספרים. יצא לאור כרכים של זרעים (תש׳׳פ) וטהרות (תשפ׳׳ב). נוסח הפנים ע׳׳פ כת׳׳י קאופמן ובטור מקביל נוסח הדפוסים ע׳׳פ מהדורת אלבק, ושינויי נוסח לכתבי יד השלמים וקטעי הגניזהhttps://web.archive.org/web/20230415010518/https://www.lee-achim.de/html/brlongedition.pdf.
מפרשי המשנה
220px|ממוזער|משנה עם פירוש ברטנורא
למשנה נכתבו פירושים רבים, אם כי פחות מאשר לתלמוד הבבלי. סיבה אפשרית אחת לכך היא שהבנת המשנה פשוטה יחסית, והיא כתובה בעברית ארץ ישראלית. סיבה אפשרית אחרת היא שהתלמוד הבבלי הפך לנושא המרכזי הנלמד, והבסיס הישיר לספרי הפוסקים (כגון הרי"ף, הרמב"ם ובעלי התוספות), ולכן עליו נכתבו רובם המכריע של הפירושים. המאסף הוא הפירוש הקדום ביותר המצוי בידינו על כל שישה סדרי משנה.
הקלאסיים שבהם:
פירוש המשניות לרמב"ם (1138–1204). הפירוש נכתב במקור בערבית יהודית. התרגום העברי שנעשה בימי הביניים (על ידי מתרגמים שונים לסדרים שונים במשך כמה מאות שנים) מצורף למסכתות התלמוד במהדורת ש"ס וילנה. תרגום חדש לפירוש הרמב"ם נכתב בימינו על ידי הרב יוסף קאפח, מכמה כתבי יד, ובהם כתב ידו של הרמב"ם עצמו (שקיים היום בספריות של האוניברסיטה העברית בירושלים ושל אוניברסיטת אוקספורד).
פירושו של רבי עובדיה מברטנורא (1450–1510), הידוע כפירוש הרע"ב (נקרא "פירוש הרב" או "ברטנורא" בשפת הלומדים). זהו הפירוש היסודי ביותר על המשנה (בדומה לפירושו של רש"י לתורה ולתלמוד), והוא מבוסס בעיקר על פירושיהם של רש"י (על התלמוד) והרמב"ם. פירוש זה מופיע ברובן המכריע של מהדורות המשנה, והוא הפירוש הנפוץ ביותר למשנה מבין הפירושים הקלאסיים.
פירוש "תוספות יום טוב" לרבי יום-טוב ליפמן הלר (1579–1654), נכתב כ"תוספת" לפירוש הרע"ב (בדומה ל"תוספות" על פירושו של רש"י לתלמוד), ונדפס בחיי המחבר. פירוש ארוך זה, או קיצורו ("עיקר תוספות יום טוב") נדפס ברוב מהדורות המשנה לצדו של פירוש הרע"ב. זהו פירוש רחב יותר מפירוש הרע"ב, ועוסק גם בקושיות ותירוצים על המשנה, וכן בקביעת הנוסח המדויק של המשנה.
פירוש פינחס קהתי שהודפס לראשונה בתוך "קונטרסים ללימוד המשנה היומית וההלכה היומית" על ידי "היכל שלמה" בירושלים בסוף שנות החמישים ובתחילת שנות השישים של המאה העשרים. ולאחר מכן נדפס מחדש באופן עצמאי תחת הכותרת משניות מבוארות בשנת 1970. הפירוש נדפס מחדש בשנות התשעים בשתי מהדורות, באחת מהן מתחת לפירושו של הרב עובדיה מברטנורא. הפירוש ארוך יחסית ונוטה להביא מספר ביאורים אפשריים לעניינים שבמשנה.
ראו גם
תנאים
לשון חז"ל
תנא קמא וסתם משנה
לקריאה נוספת
ספרי לימוד מבוא לתורה שבעל פה, יחידה 3, בהוצאת האוניברסיטה הפתוחה. בין משנה למדרש: קריאה בספרות התנאית, ישי רוזן-צבי, בהוצאת האוניברסיטה הפתוחה
ספרי מבוא מחקריים קלאסיים על חיבור המשנה
חנוך אלבק, מבוא למשנה, מוסד ביאליק
ראובן מרגליות, יסוד המשנה ועריכתה, הוצאת מוסד הרב קוק
חיים הירשנזון, איזו היא משנה, ירושלים תר"ן
יעקב נחום אפשטיין, מבוא לנוסח המשנה, ירושלים תש"ח. חלק א', חלק ב'
זכריה פרנקל, דרכי המשנה, לייפציג תרי"ט (1859)
מבואות ומחקרים מודרניים על חיבור המשנה ועריכתה
ישי רוזן־צבי, מבוא למשנה, בתוך: ספרות חז"ל הארץ־ישראלית: מבואות ומחקרים, הוצאת יד יצחק בן־צבי, 2018
דוד רוזנטל, תולדות נוסח המשנה, בתוך: ספרות חז"ל הארץ־ישראלית: מבואות ומחקרים, הוצאת יד יצחק בן־צבי, 2018
שמואל ספראי, זאב ספראי וחנה ספראי, מבוא למשנה, בתוך: משנת ארץ ישראל – מסכת שבת כרך א', הוצאת מכללת ליפשיץ-מכללת הרצוג, 2008
יאיר פורסטנברג, טהרה וקהילה בעת העתיקה – מסורות ההלכה בין יהדות בית שני למשנה, הוצאת מאגנס, 2016
יאיר פורסטנברג, "ממסורת למחלוקת: שינוי דרכי המסירה במשנתם של תנאים ראשונים", תרביץ 2018
קישורים חיצוניים
נוסח המשנה
שישה סדרי משנה ב"מאגר ספרות הקודש" באתר סנונית, עם אפשרויות חיפוש מתקדמות. (טקסט להורדה באתר מכון ממרא)
כתבי יד של המשנה ב"אוצר כתבי יד תלמודיים" של בית הספרים הלאומי והאוניברסיטאי, האוניברסיטה העברית, ירושלים
דפוס צילום של הדפוס הראשון, נאפולי רנ"ב
נוסח המשנה בפרויקט "המשנה כדרכה" – הצגת המשנה לפי המבנה הספרותי
זאב ספראי, "משניות: מהדורה מדעית" קתדרה''' 149, תשרי תשע"ד.
שישה סדר משנה באתר פרשת יהדות
פירוש למשנה
ביאור בויקיטקסט מאת ד"ר רונן אחיטוב.
משנת ארץ ישראל – פירוש בן זמננו למשנה המשלב מתודה מחקרית וגישה מסורתית לטקסט, בדגש על הרקע הארץ-ישראלי של המשנה. את הפירוש חיבר זאב ספראי, יחד עם אביו שמואל ספראי ועם אחותו חנה ספראי. – נמצא כולו בעל התורה, ובספריא.
על המשנה
פרופ' אהרון אופנהיימר, יצירתו הספרותית – המשנה: מהותה של המשנה, שישה מאמרים מתוך הספר, באתר הספרייה הווירטואלית של מט"ח
מאמרים על המשנה באתר הספרייה הווירטואלית של מט"ח
אורי שרקי, מבוא לתורה שבעל פה, אתר מכון מאיר
מאמרים אקדמיים על המשנה בגוגל scholar
קטעי משנה מולחנים באתר הזמנה לפיוט
שיעורים מוקלטים במשניות באתר "קול הלשון"
הרב מרדכי ארם צובא, על המשנה והתורה שבעל פה, באתר הידברות
ורד נעם,
הערות שוליים
*
קטגוריה:משפט עברי: חיבורים
קטגוריה:תקופת המשנה והתלמוד
| 2024-09-29T07:29:14
|
סיבוכיות
|
שמאל|ממוזער|250px|מחלקות סיבוכיות
במדעי המחשב, סיבוכיות (באנגלית: complexity) היא כלי מדד מתמטי של משאבי המערכת הנחוצים לפתרון בעיה נתונה באמצעות מחשב. המשאב העיקרי הנבחן הוא זמן הריצה, כלומר נבחן משך הזמן הנחוץ לשם ביצוע האלגוריתם. משאב נוסף הוא הזיכרון הנחוץ לשם ביצוע האלגוריתם. ניתן להביא בחשבון משאבים נוספים, כגון כמה מעבדים נחוצים לשם פתרון הבעיה בעיבוד מקבילי. התורה החוקרת סיבוכיות קרויה תורת הסיבוכיות. ענף הסיבוכיות נבדל מענף החישוביות, שבו נבחנת השאלה האם ניתן בכלל לפתור בעיה נתונה, בלא קשר לכמות המשאבים הנחוצה.
מאפייני הסיבוכיות
בעיה, בהקשר זה, היא קבוצה של שאלות בעלות קשר הדוק. דוגמה: בעיית הפירוק לגורמים היא: כאשר נתון מספר שלם כלשהו, הצג את כל הגורמים הראשוניים שלו. שאלה ספציפית קרויה מופע של הבעיה. דוגמה: השאלה "הצג את הגורמים של המספר 15" היא מופע של בעיית הפירוק לגורמים.
סיבוכיות הזמן של בעיה נתונה היא מספר הצעדים הנחוצים לפתרון מופע שלה כפונקציה של גודל הקלט של מופע זה, תוך שימוש באלגוריתם היעיל ביותר למטרה זו. אם לפתרונו של מופע שאורך הקלט שלו הוא סיביות נחוצים צעדים, סיבוכיות הזמן שלו היא . מספר הצעדים המדויק תלוי במחשב המסוים שישמש לפתרון הבעיה. כדי להימנע מהתייחסות למחשב מסוים נהוג להשתמש במודל מתמטי עבור מחשב: מכונת טיורינג. בנוסף, כדי להימנע מחישובים טכניים מדי ומכיוון שעיקר העניין הוא הקצב שבו כמות המשאבים הנדרשים גדלה ככל שהקלט לבעיה גדל, נהוג לסמן את סיבוכיות הזמן באמצעות סימון אסימפטוטי שמייצג סדר גודל של זמן הריצה, ולמדוד את זמן הריצה על פי מספר הביצועים של פעולות בסיסיות (כמו ביצוע פעולה אריתמטית, קריאת ערך של תא בזיכרון וכדומה). בצורה זו סיבוכיות הזמן מייצגת את הזמן הנחוץ לפתרונה בכל מחשב מסוים (עד כדי הכפלה או הוספה של קבוע שתלוי ברמת הביצועים של המחשב המסוים הזה), כך שהסיבוכיות המוצגת אינה תלויה במחשב שישמש לפתרון הבעיה ואינה מציגה את הזמן הדרוש לפתרון הבעיה בשניות, אלא מייצגת את סדר הגודל של הזמן הנחוץ לפתרון הבעיה כפונקציה של אורך הקלט.
דוגמה: לכיסוח דשא יש סיבוכיות ליניארית, משום שהכפלת שטח הדשא מכפילה את הזמן הנחוץ להשלמת המשימה. לחיפוש במילון, לעומת זאת, יש סיבוכיות לוגריתמית בבסיס 2: בהנחה שהמחפש מחפש במילון בחיפוש בינארי, הכפלת גודל המילון תוסיף רק צעד אחד - פתיחת המילון באמצעו - למספר הצעדים הנחוץ לביצוע החיפוש, משום שצעד זה מקטין לחצי את גודל הבעיה.
דוגמה זו ממחישה שלבעיות שונות עשויה להיות רמת סיבוכיות שונה. הטבלה הבאה מציגה רמות אחדות של סיבוכיות בסדר יעילות יורד ( הוא גודל הקלט, הוא קבוע גדול מ-1):
שם סימוןקבועלוגריתמי פולילוגריתמיליניאריפולינומימעריכי עצרתי
כאשר רמת הסיבוכיות של בעיה היא פולינומית (או פחות מזה) הבעיה נחשבת כבעלת פתרון "יעיל", משום שהגדלת אורך הקלט אינה מביאה לשינוי דרמטי בזמן הנחוץ לפתרון הבעיה. לעומת זאת, כאשר לבעיה סיבוכיות מעריכית (אקספוננציאלית), שינוי קטן באורך הקלט מביא לשינוי מהותי בזמן הנחוץ לפתרון הבעיה. לדוגמה, כאשר הזמן הנחוץ לפתרונה של בעיה הוא (סיבוכיות מעריכית) הגדלת אורך הקלט ב-1 מביאה להכפלת הזמן הנחוץ לפתרון הבעיה.
סוגים שונים של סיבוכיות
בנוסף לסיבוכיות זמן וסיבוכיות מקום שהוזכרו קודם, ישנם סוגים נוספים של מדדי סיבוכיות המשמשים בעיקר להבטחת איכות תוכנה. הבולט שבהם הוא סיבוכיות קוד. סיבוכיות קוד הוא מדד המאפיין את המורכבות של קוד תוכנה, ולמימושים שונים של אותו אלגוריתם יכולים להיות ערכי סיבוכיות קוד שונים, למרות שסיבוכיות המקום והזמן תישאר זהה.
סוג נוסף של מדד סיבוכיות הוא סיבוכיות תקשורת המודדת את כמות המידע העוברת בין שני צדדים המשתתפים בפתרון בעיה.
יישומים לבעיות עם סיבוכיות גבוהה
ידועות כיום מספר בעיות שלא מוכר אלגוריתם יעיל הפותר אותן, אך בהינתן מידע נוסף הן ניתנות לפתרון יעיל, מה שפותח פתח לשימוש בבעיות אלו כבסיס למערכות הצפנה. הדוגמה הקלאסית היא של מערכת ההצפנה RSA, שבה כדי לפענח הודעה יש לבצע חישוב התלוי במספר שהוא מכפלת שני ראשוניים גדולים. אם שני הראשוניים הללו ידועים קל לבצע את החישוב שמפענח הודעה; אך לא ידועה שום דרך לבצע חישוב זה ביעילות אם הם אינם ידועים, כך שקשה לתוקף לפצח את ההודעה (המתקפה הישירה ביותר דורשת לפרק לגורמים את המכפלה, אך גם זוהי בעיה שנחשבת כיום לקשה). באופן כללי פונקציות שקל לחשב אך קשה להפוך מבלי שיהיה נתון מידע נוסף נקראות "פונקציות מלכודת" (Trapdoor functions).
ראו גם
מונחים בתוכנה
קישורים חיצוניים
Complexity Zoo - אינדקס מקיף של מחלקות סיבוכיות
*
קטגוריה:מונחים בתוכנה
| 2024-07-30T19:28:42
|
הלוצינוגן
|
הלוצינוגן הוא המינוח המקצועי לקבוצת סמים פסיכואקטיביים המסוגלים לגרום להזיות (הלוצינציות) המתבטאות בשינויים סובייקטיביים בתפיסה, במחשבה, ובדמיון. הסוגים הנפוצים של הלוצינוגניים הם פסיכדלים, דיסוציאטיבים ודליריאנטים.
פעילות
המוח, כמו כל איבר אחר בגוף, מתפקד בעזרת תגובות כימיות מסוימות. התגובות נוצרות על ידי גירויים המנותבים למוח בעזרת החושים. אפשר לשנות את כימיית המוח על ידי הוצאת חומרים הנוטלים חלק בתגובות הכימיות. במקרה כזה, יגיב הגוף לגירוי שאינו קשור עם העולם החיצוני. החושים קולטים גופים שלמעשה אינם שם, ומתעלמים מגופים הנמצאים שם. התוצאות הן הזיות (האלוצינציות - שפירושו בלטינית 'לתעות ברחבי המוח').
צמחים ופטריות מסוימים מכילים חומרים כימיים המסוגלים לגרום לתעתועי חושים. הקקטוס פיוטה, מיני צפצפה שונים, צמח הדטורה, חפורית הפקעים, אגוז מוסקט, פטריות שונות ועוד, מכילים חומרים כאלו. לפעמים נאכלים צמחים אלו בפולחני דת, משום שתעתועי החושים נחשבים להצצה חטופה לעולם אחר.
השפעות
התמכרות
רוב סמי ההזיה, כמו LSD, אינם גורמים לתלות והתמכרות פיזית, והם בעלי פוטנציאל התמכרות נפשית ברמה נמוכה מאוד לחוויה שגורם הסם.
השפעות על המצב הנפשי
מחקרים מעידים על כך, שבמקרה הספציפי של סמי הזיות, יש משמעות כבדת משקל למצב הנפשי שבו נמצא המשתמש בסם. המשמעות היא, שאנשים בעלי הפרעות נפשיות גבוליות, עלולים להיפגע פגיעה נפשית קבועה כתוצאה מהשימוש. התגובות הנפוצות ביותר באנשים בעלי מחלות נפש, הן של דיכאון, התקפי חרדה, ופראנויה (תחושה של רדיפה).
למרות זאת מחקרים הוכיחו שאם המשתמש נמצא במצב נפשי בריא, שקט, רגוע, מאוזן ומוכן לחוויות החוויה לרוב תהיה חיובית ומהנה.
על פי מחקרים חדשים ישנם סמים פסיכדליים היכולים לסייע בטיפול בבעיות נפשיות כגון פוסט טראומה (MDMA למשל בסרט התיעודי ״טריפ של חמלה״).
עבריינות
רוב סמי ההזיות, אסורים בשימוש בישראל, על פי פקודת הסמים המסוכנים. על פי החוק, מדובר בעבירה פלילית גם לסוחר בהם וגם למשתמש בהם.
סוגי סמים הלוצינוגניים
ממוזער|נייר ספוג ב-LSD
LSD - סם חצי מלאכותי אשר סונתז לראשונה ב-16 בנובמבר 1938 על ידי הכימאי השווייצרי ד"ר אלברט הופמן במעבדות סנדוז בבזל. מנה ממוצעת של LSD מכילה 100 מיקרוגרם, ומשך ההשפעה הוא 8 עד 12 שעות.
פסילוציבין - החומר הפעיל בפטריות פסילוסיבין. החומר מספק השפעות שמזכירות LSD, משך ההשפעה הוא 4 עד 8 שעות.
מסקלין - סם הלוצינוגני טבעי המצוי במספר זני קקטוסים שהיוו אנתאוגנים בטקסים רוחניים ודתיים (לדוגמה פיוטה). מנה ממוצעת של מסקלין מכילה 200 מיקרוגרם, ומשך ההשפעה הוא 10–20 שעות.
סלוויה דיוינורום - צמח המכיל כמות קטנה של הטרפנואיד סלווינורין A, שמעניק חוויות והזיות דיספוריות עוצמתיות במיוחד. שאמאניים משבט ה-Mazatec היו משתמשים בסלוויה להרחבת התודעה בטקסים דתיים וטקסי ריפוי רוחני.
איוואסקה - אנתאוגן טבעי המשמש בעיקר בעיקר בטקסי פולחן דתיים בקרב ילידי אמזוניה. משך ההשפעה הוא 10–12 שעות.
DMT - טריפטמין טבעי המצוי בזנים רבים של צמחים בעל השפעה חזקה במיוחד. משך ההשפעה הוא 20–30 דקות.
קטמין - סם הרדמה סינתטי המצוי בשימוש נרחב בהרדמה, ברפואת כאב, ברפואת ילדים וברפואת חירום.
קנאביס (סם) - לרוב נכלל ברשימת סמי הזיה, למרות שיכולתו לגרום להזיות ויזואליות יותר מוגבלת מאחרים ברשימה (יותר נדיר ובכמויות גבוהות).
איבוגה - צמח הגדל בשלוש מדינות באפריקה ונחשב לסם ההזיות הכי מסוכן והכי חזק בעולם.
קישורים חיצוניים
יותם פלדמן, במימיו השחורים ונטולי הנתיבים של הדיוניסי, הזמן הזה, מכון ון ליר בירושלים, יוני 2021
הערות שוליים
קטגוריה:סמים פסיכואקטיביים
קטגוריה:קצרמר כימיה
| 2024-09-15T06:37:02
|
כלי נשיפה
|
כלי נשיפה הם כלי נגינה אשר מפיקים צליל כאשר נושפים בהם. האוויר הננשף אל תוך הכלי יוצר בו רטט וכך מופק הצליל.
סוגי כלי הנשיפה
ממוזער|250px|שיעור מוזיקה על חלילית בכיתת בית ספר בגבעת ברנר בתחילת שנות ה-40
כלי הנשיפה נחלקים לשתי קבוצות עיקריות:
כלי נשיפה ממתכת, בהם: חצוצרה, קורנית, קרן יער, בריטון, טרומבון וטובה.
כלי נשיפה מעץ, בהם: סקסופון, חליל, קלרינט, אבוב ובסון.
על אף שבעבר כלי נשיפה ממתכת נבנו מפליז וכלי נשיפה מעץ נבנו מעץ, כיום אין להסיק לאיזו מהמשפחות שייך כלי על פי החומר ממנו הוא עשוי, אלא על פי הדרך בה מופק ממנו הצליל. בכלי נשיפה ממתכת מופק הצליל מרטט שפתיו של הנגן. בכלי נשיפה מעץ מופק הצליל באחת משתי דרכים:
האוויר שנושף הנגן מרטיט כפיס במבוק המכונה עלה (כמו בקלרינט ואבוב).
האוויר שנושף הנגן יוצר מערבולת המרטיטה את האוויר שבכלי (כמו בחליל, חלילית או משרוקית).
סקסופון, לדוגמה, עשוי בדרך כלל מפליז, אך משתייך למשפחת כלי הנשיפה מעץ, מכיוון שהצליל מופק בו על ידי עלה, בדומה לקלרינט. באופן דומה, הסרפנט, כלי נשיפה עתיק, נבנה מעץ אך מקור הצליל בו הוא רטט שפתי הנגן והוא שייך למשפחת כלי המתכת.
בין כלי הנשיפה מחומרים אחרים נמנים קרן האלפים, קונכייה ואוקרינה.
בכלי הנשיפה נעשה גם שימוש נרחב בתזמורת ואף קיימות תזמורות כלי נשיפה.
כיווניות הצליל
לא תמיד היה כך הדבר, אך כיום נבדלים כלי הנשיפה ממתכת מכלי הנשיפה מעץ בישירות הצליל שלהם. בכלי נשיפה מודרניים ממתכת הצליל בוקע אך ורק מן הפעמון, מכיוון שאין חורים נוספים בצינור. לעומת זאת, כלי נשיפה מעץ מחוררים לכל אורכם, והצליל מתפזר מהם בכיוונים רבים בעצמה לא שווה. צלילם של כלי המתכת המודרניים ישיר מאוד, בעוד שצלילם של כלי העץ אינו ישיר. עובדה זו משמעותית כשמקליטים את הכלי: כלי נשיפה מעץ דורשים לפחות שני מיקרופונים וקשה יותר לתעד את צלילם באופן נאמן בגלל פיזור הצליל.
עם זאת, אין זה הבדל מהותי בין המשפחות. כלי נשיפה ממתכת עתיקים כאופיקלייד והסרפנט שהוזכר למעלה מחוררים לאורכם ומתאפיינים בצליל לא כיווני. כמו כן, אין מניעה תאורטית לייצר כלי נשיפה מעץ ללא חורים שצלילו יהיה כיווני, ואף נעשו ניסויים בכלים כאלה על ידי סקסופוניסט הג'אז אדי האריס (Eddie Harris), שחיבר פיה של סקסופון לחצוצרה וטרומבון (כלי שכונה סקסובון). המלחין הסאטירי פ. ד. ק. באך (P. D. Q. Bach) עשה שימוש קומי בשילוב דומה כשהמציא את הטרומבּוּן (Tromboon), כלי נשיפה המשלב פיה של בסון עם גוף של טרומבון.
קישורים חיצוניים
הסבר באנגלית על אקוסטיקה של כלים שונים וקול האדם. מלווה בהקלטות ואיורים. כלי הנשיפה השונים לקראת תחתית הדף.
*
| 2023-02-08T00:44:05
|
כלי הקשה
|
ממוזער|333x333px|כלי הקשה
כלי הקשה הם כלי נגינה אשר מפיקים צליל כאשר מקישים עליהם או מחככים אותם.
הצליל נוצר כאשר ההקשה על הכלי או החיכוך איתו, גורמים לו (או לחלקו) לרעוד, מה שמייצר גל קול.
בין כלי הקשה ניתן למנות כדוגמה: תופים, פעמונים, מצילות, קסטנייטות, קסילופון, צימבלום, משולש וגונג.
היסטוריה ושימוש במוזיקה אתנית
אנתרופולוגים והיסטוריונים רבים מעריכים שכלי ההקשה הם כלי הנגינה העתיקים והשימושיים ביותר ברוב התרבויות. כלי ההקשה המוקדמים ביותר היו כנראה הידיים ואברי הגוף, ולאחר מכן מקלות ואבנים. עם הזמן למד האדם לייצר כלי הקשה מורכבים ויעילים יותר מבחינת כל ארבעת מאפייני הצליל.
כיום קיימים סוגים רבים של כלי הקשה והם שימושיים ביותר כמעט בכל התרבויות. קבוצות אתניות שונות נוהגות לנגן על סוגים אופייניים וייחודיים להן של כלי הקשה, ואף שהרבה מכלים אלה התפשטו למקומות, לתרבויות ולז'אנרים שונים, רובם עדיין משויכים לתרבות המוצא שלהם. לדוגמה, דרבוקה הוא כלי הקשה ייחודי למזרח התיכון; דג'מבה הוא כלי הקשה מגינאה באפריקה; בונגוס הם תופים מדרום אמריקה; וטאבלה הוא תוף הודי.
סמנטרון הוא כלי עתיק הנמצא בשימוש במנזרים.
כלי ההקשה בתזמורת הסימפונית
ממוזער|צימבלום
שמאל|ממוזער|250px|טימפני
כלי ההקשה הם חלק בלתי נפרד מן התזמורת הסימפונית, והם נקראים מחלקת כלי ההקשה. אמנם הם הכלים
המנוגנים הכי פחות במהלך היצירה, אך כשהם מנוגנים הם חשובים ביותר. ישנם מספר סוגי כלי הקשה שנהוג לנגן בהם בתזמורת הסימפונית: מצלתיים, טימפני, קסילופון, משולש, טמבורין (תוף מרים) ועוד. בכל תזמורת סימפונית יש מספר אנשים שמנגנים על מגוון כלי ההקשה, ולעיתים נגן אחד נאלץ לעבור במהירות ואף לנגן בו זמנית על מספר כלי הקשה. סקציה זו ממוקמת מאחורי כל התזמורת, בדרך-כלל בצד שמאל של הבמה.
כשמלחין כותב לאחד מכלי ההקשה הוא מציין את שם כלי ההקשה או את הקיצור שלו (למשל תוף צעידה יסומן באותיות: S.D) לעיתים על אותו התפקיד רשומים מספר כלי הקשה. כשמלחין כותב לטימפני, הוא רושם בפרטיטורה איזה סוג של טימפני הוא רוצה. בדרך-כלל יש שניים או שלושה סוגים של טימפני שהמלחין רוצה ליצירה, בהתאם לסולם היצירה. בדרך-כלל המלחין מכניס את כלי ההקשה מתי שהוא רוצה אפקט של "דופק" ביצירה, לרוב בקטעים חזקים ועצמתיים. למשל בקונצ'רטו של אדוורד גריג לפסנתר, את הפתיחה מנגן הטימפני.
כלי הקשה בהרכב מוזיקה קלה
שמאל|ממוזער|250px|מערכת תופים סטנדרטית.
הרכבי כלי הנשיפה מסוף התקופה הרומנטית עד לתקופה המודרנית היו בעיקר הרכבי צעידה, אך במהלך השנים נראתה מגמה של יותר תזמורות כלי נשיפה נייחות. בעקבות מעבר זה לתזמורות נייחות לא היה צורך יותר בנגן נפרד לכל כלי הקשה (לדוגמה נגן מצלתיים, נגן תוף באס ונגן תוף צעידה). כל אלו אוחדו למערכת תופים שיכולה להישלט על ידי נגן יחיד, ששולט בכל הפונקציות של כלי ההקשה. מאז להקות מוזיקה קלה החלו להשתמש במערכת תופים ששילבה בתוכה מספר כלי הקשה עיקריים:
תוף באס (תוף דוד מצומצם, עם דוושה)
סנר (תוף צעידה)
מצילות תלויות (העיקריות הן ה"רייד" וה"קראש")
מצילות כפולות (היי האט, בעל דוושה)
תופי טום-טום (בדרך כלל שניים או שלושה)
עם השנים נוספו למערכת הרגילה תופי טום-טום ומצילות נוספים, וכן תוספות כגון פעמון פרה (cow bell) ופעמוני רוח (windchimes).
התפקיד העיקרי של מערכת התופים במוזיקה קלה היא חיזוק הדגשים, תמיכה בתפקיד הבָּס ושמירת הקצב. התפקידים של כל אחד מכלי ההקשה שבסט הוא בדרך כלל:
באס: מנוגן עם רגל ימין ותומך בתפקיד הבס.
היי-האט: הדוושה נשלטת על ידי רגל שמאל ויד ימין מקישה עליו (אצל ימניים). תפקידו בעיקר שמירה על קצב קבוע.
קראש: הדגשת קטעי שיא.
סנר: חיזוק הדגשים, מנוגן עם יד שמאל (אצל ימניים).
רייד: מחליף לעיתים את ההיי-האט כדי לקבל גוון שונה.
תופי טום-טום: למעברים בין קטעים ומשמשים הרבה למקצבים לטיניים.
חלוקה לסוגים
קיימות מספר חלוקות מקובלות לסוגים, אך המקובלת ביותר היא חלוקה לשני הסוגים הבאים: כלי הקשה בעלי גובה-צליל מוגדר (לדוגמה: טימפני, פעמון, קסילופון, מרימבה, צ'לסטה, גלוקנשפיל) וכלי הקשה בעלי גובה-צליל לא-מוגדר (לדוגמה: כל כלי ההקשה שנהוג לכלול במערכת תופים מלבד תופי הדוד, מצילתיים, קסטנייטות). בכלי הקשה בעלי גובה צליל מוגדר אפשר לנגן מנגינות והרמוניה, ולעומתם בכלי הקשה עם גובה צליל בלתי מוגדר אי-אפשר לנגן מנגינות והרמוניה, אך הם עדיפים בביצוע מקצבים.
קישורים חיצוניים
יצרני תופים וכלי הקשה
*
קטגוריה:כלי נגינה
| 2024-04-01T01:38:58
|
כלי מיתר
|
שמאל|ממוזער|250px|תזמורת כלי מיתר בנשר. שנות ה-30 של המאה ה-20
שמאל|ממוזער|250px|נגן נבל באמסטרדם שבהולנד.
ממוזער|250px|נגינה בכלי מיתר
ממוזער|שמאל|הניאולה כלי מיתר שהומצא בשנת 1970
כלי המיתר הם משפחת כלי נגינה, בהם מפיקים את הצלילים על ידי מיתרים רוטטים המחוברים לתיבת תהודה.
סוגי כלי המיתר
כלי פריטה
בכלי הפריטה כדוגמת גיטרה, עוד, נבל, בנג'ו, בוזוקי מפיקים את הצלילים על ידי פריטה במיתר באצבעות או באמצעות מפרט. גם צ'מבלו נחשב לכלי פריטה, שכן לחיצה על הקליד פורטת במיתר בתוכו.
כלי קשת
ממוזער|250px|כלי קשת
כלי נגינה כגון כינור, צ'לו, ויולה, קונטרבס וויולה דה גאמבה, הם כלי מיתר בהם מפיקים את הצלילים על ידי הרטטת המיתר באמצעות קשת, העשויה בדרך כלל ממוט עץ עליו מתוחות שערות סוס. לעיתים מנגנים בכלי הקשת על ידי פריטה באצבעות (פיציקטו), ולעיתים נדירות ביותר על ידי הקשה על המיתרים במוט הקשת (קול לניו Col Legno).
כלי הקשה על מיתר
דרך נוספת להפיק את הצליל מן המיתר היא על ידי הקשה עליו. בתוך הפסנתר מתוחים מיתרים, ולחיצה על הקליד מפעילה בדרך מתוחכמת פטיש קטן המקיש על המיתר. בצימבלום הנגן מקיש על המיתרים ישירות בעזרת פטישים אותם הוא אוחז בידיו.
ממוזער|דולצ'ימר
השמעת הצליל על ידי האוויר
דרך נוספת להשמעת צליל ממיתר היא באמצעות האוויר, כגון בנבל אאולי, בו הצליל מופק על ידי הרוח.
על פי המסורת היהודית, גם כינורו של דוד המלך ניגן באמצעות הרוח:
שליטה בגובה הצליל
ממוזער|גובה הצליל המופק מן המיתר תלוי באורכו, בעוביו ובמתח שלו
מכיוון שגובה הצליל המופק מן המיתר תלוי באורכו, בעוביו ובמתח שלו, כדי להפיק ממנו צלילים בגבהים שונים יש לשנות את אחת או יותר מהתכונות האלה. כלי המיתר השונים מפיקים צלילים במגוון גבהים בדרכים שונות:
ריבוי מיתרים, כגון בכלי המקלדת שיש בהם מיתרים, בהם זו הדרך היחידה להפיק צלילים במגוון גבהים.
שינוי אורך המיתר על ידי הנגן, כגון בכלי הקשת ורוב כלי הפריטה, בהם הנגן קובע למיתר אורך חדש על ידי לחיצה עליו.
שינוי המתח של המיתר על ידי הנגן, כגון בנבל, בו הנגן משנה את מידות המתיחה של המיתרים באמצעות הדוושות.
ראו גם
כלי קורדופוני
קישורים חיצוניים
*
| 2024-09-19T19:19:37
|
כלי קשת
|
ממוזער|כלי קשת הם כלי מיתר שהנגינה בהם מתבצעת בעיקר בעזרת קשת
כלי הקשת הם כלי נגינה ממשפחת הכלים הקורדופוניים או כלי המיתר שבהם הנגינה מתבצעת בעיקר בעזרת קשת. כלי הקשת העממיים בתרבויות שונות וכלי הקשת העתיקים שהיוו שלבים בהתפתחות כלי הקשת המודרניים נקראים בשפה האנגלית בשם הכוללני "פידל" (fiddle ברבים fiddles).
את הצליל בכלי הקשת מפיקים בעיקר בעזרת קשת, ולעיתים באמצעות פריטה באצבעות (פיציקטו). הקשת, שאותה מעבירים על המיתרים, גורמת לרטט במיתרים אשר מתבטא בצליל, המועצם בדרך כלל על ידי תיבת תהודה.
כלי הקשת העיקריים במוזיקה המערבית הם קונטרבס, צ'לו, ויולה וכינור (מסודרים מהגדול לקטן).
מבנה כלי הקשת
שמאל|ממוזער|180px|מבנה כלי הקשת
לכל כלי הקשת המערביים אותו מבנה מלבד הקונטרבס, שבמבנהו יש שינויים קלים. מבנה כלי הקשת מודגם בתמונה: כל כלי הקשת מורכבים מצמרת, צוואר וגוף (שעיקרו תיבת התהודה). לאורך חלקי כלי הקשת מתוחים מיתרים.
– למרבית כלי הקשת יש בצמרת מפתחות כיוון, בעזרתם מותחים את המיתרים על מנת לשנות את גובה הצליל ההתחלתי המופק מהם. בכינור, ויולה וצ'לו – מפתחות אלה לא מחוברים לצמרת הכלי (כמו בגיטרה, למשל), אלא תפוסים לצמרת הכלי בעזרת לחץ. גודל המפתחות תלוי באורך המיתר ובגודל הכלי. בעת סיבוב המפתח, יש לדחוף אותו כלפי פנים, כדי שייתפס חזק בחורו. כדי להגביר את החיכוך בין היד למפתח, במפתחות עצמם ישנם שקעים. במפתחות הכיוון יש חור, ובו מושחלים המיתרים. מפתחות אלו, מחוברים למוט, שעליו מלופף המיתר. כאשר מסובבים את המפתחות, המוט מסתובב ומביא למתיחת המיתר ולהרפייתו. כך ניתן לשלוט על גובה הצליל. על מנת לכוון את הצליל בקלות, משתמשים בבורגי הכיוון הקטנים הנמצאים בתחתית הכלי. בעזרתם ניתן לכוון את צלילי המיתרים ביתר דיוק. בקונטרבס מפתחות הכיוון עשויים מתכת, והם מחוברים אל צמרת הכלי, בדומה לגיטרה, ולכן מאוד קל לסובב אותם.
צמרת הכלי בכלי הקשת המערביים מסתיימת לרוב בצורה של "שבלול".
מתחת למפתחות הכיוון נמצא הצוואר, ועליו יש "שחיף". הצוואר עשוי מחתיכה ארוכה של עץ, המעוגלת ברוחבה. השחיף (שצבעו שחור) ממשיך אל גוף הכלי. את המיתרים לוחצים כנגד השחיף בעזרת אחת מארבע האצבעות, כשמאחוריו מניחים את האגודל. קיצור המיתרים, הנגרם כתוצאה מהלחיצה משנה את גובה הצליל.
על גבי השחיף מתוחים המיתרים. המיתרים עשויים ממתכת מלופפת (בעבר היו עשויים ממעי או גיד), המיתרים המפיקים צלילים נמוכים יותר עבים מהמיתרים המפיקים את הצלילים הגבוהים. המיתרים קשים, וצריך ללחוץ עליהם בעוצמה מרובה (בצ'לו יותר, בכינור פחות) בשביל להפיק צליל ערב. כתוצאה מכך כריות אצבעות יד שמאל של נגני כלי הקשת הופכות קשות. הלחיצה על המיתר עלולה להכאיב לנגנים מתלמדים, עד שהם מתרגלים, וכריות אצבעותיהם נעשות קשות. ישנם גם תרגילים לפיתוח חוזק שרירי האצבעות, ההופכים את הלחיצה לקלה יותר. בכלי הקשת המערביים אין סריגים (סימונים על גבי השחיף המורים למנגן על מיקום הנחת האצבע, כמו למשל בגיטרה), ישנן "פוזיציות" ששמן נקבע על-פי המיקום של היד על גבי השחיף, והנגנים נדרשים לקלוע למיקום המדויק על גבי השחיף שיתן את הצליל הרצוי. לעומת זאת ישנם כלי קשת כדוגמת היילי טנבור הטורקי שבהם יש סריגים.
הגוף– בקצה הצוואר ישנה בליטה בחלקו האחורי של הצוואר. הנגנים מנצלים אותה במעברי הפוזיציות. מתחת לצוואר, מתחילה תיבת התהודה, שתפקידה להגביר את הצליל ולהוסיף נפח בצליל. בכינור, למשל, תיבת התהודה קטנה ולכן הצליל המופק פחות עמוק, ולעומת זאת לקונטרבס יש תיבת תהודה גדולה מאוד, ולכן צלילו רם יותר, ישנן עוד תוספות לכלים שמאזנות הבדל זה. לתיבת התהודה יש שוליים הבולטים החוצה לכל אורך תיבת התהודה, ומחזקים את הכלי שלא יתפרק.
גב הכלי והדפנות עשויים עץ אדר, (מייפל) או עצים אחרים ובטן הכלי עשויה מעץ אשוח. הגב ובטן הכלי קמורים בדרך כלל, כדי להוסיף עוד נפח לתיבת התהודה.
לצד המחובר לצוואר של תיבת התהודה קוראים גם כתפיים. בכינור, ויולה וצ'לו הכתפיים ישרות, ואז מתעגלות כלפי מטה, ואילו בקונטרבס הכתפיים "שמוטות". בצידי תיבת התהודה של כלי קשת ישנם שקעים התורמים לכך שכאשר מנגנים עם הקשת על המיתרים החיצוניים (בכינור – מי וסול, בצ'לו – דו ולה), היא לא תתנגש בגוף הכלי. הצ'לנים נעזרים בשקעים אלו כדי לתפוס את הכלי בעזרת ברכיהם ולייצב אותו.
בסמוך לשקעים, ישנם שני חתכים המקבילים זה לזה הדומים לצורת S או f. החתכים גורמים לכך שהצליל יצא מתיבת התהודה אל חלל החדר. חתכים אלה נמצאים בכל כלי הקשת, והם הפכו לסימן היכר המאפיין את כלי הקשת. צורתם של החתכים השתנתה מעט לאורך ההיסטוריה.
בין שני החתכים, נמצא הגשר, עליו מונחים המיתרים. הגשר גבוה, ומעוגל (שלא כמו בגיטרה, בה הגשר שטוח), כדי שהנגן יוכל לנגן על כל מיתר בנפרד. הגשר בעל צורה קבועה בכל כלי הקשת המערביים, והוא לא מודבק לכלי, אלא מוחזק באמצעות הלחץ הרב של המיתרים המתוחים – כ-50 ק"ג בכינור, ובצ'לו כ-140 ק"ג. הגשר עשוי עץ ומונח בצורה אנכית לכלי. את הגשר לא מורחים בלכה, כמו את שאר הכלי, משום שתפקידו הנוסף של הגשר הוא להעביר רטט לגוף הכלי, ולכן הוא צריך להיות מונח כשכל בסיסו בא במגע עם הכלי. משום שאינו מצופה לכה, הגשר מתבלה מהר יותר משאר הכלי ולכן לעיתים מחליפים אותו. על הגשר ישנם ארבעה חתכים דקים שעליהם משעינים את המיתרים. החתכים מקבעים את המיתרים למקומם. מיקומו של הגשר קבוע, על תיבת התהודה ישנם שני "חצים" קטנים, ביניהם יש לשים את הגשר. לשם הדיוק שבהפקת הצליל, חשוב שהגשר ימוקם במרכז הכלי.
מתחת לרגל השמאלית של הגשר, יש חלק הנקרא נשמה, ולו תפקיד מרכזי בכלי. הנשמה היא מקל עץ ישר הנמצא בין הבטן לגב הכלי, ולה כמה תפקידים, האחד הוא לשמור שבטן הכלי לא תשקע מהלחץ המופעל על הגשר, והשני הוא לקבוע את גוון הצליל ('צבע' הצליל). הנשמה קובעת את כל גוון הצליל של הכלי, וכל תזוזה קטנה של הנשמה תשנה את אופי הכלי – אם יהיה חריף, עדִין, מתוק, וכו'... בוני כלי הקשת משחקים עם הנשמה בהתחלה כדי לבדוק מה הנקודה שבה הכלי מצלצל הכי טוב, בדומה למגבר שבו מגבירים את הבס, או את הטרבל. מאחר שהבטן וגב הכלי קמורים, גם הנשמה בקצוותיה בנויה לפי הקימור של הבטן והגב, ולכן יש כמה סוגי נשמות לפי מיקום הנשמה (שזז במילימטרים).
המיתרים מסתיימים בחלק הנקרא מִשְחָל, שהוא תוספת לכלי הקשת, המתוח בעזרת פלסטיק אל תחתית הכלי. חלק זה צר בתחתיתו, והולך ומתרחב, ובמעלה ישנם ארבעה ברגים, 'בורגי כיוון' עליהם מלופפים המיתרים. ברגים אלה עוזרים לכיוון המדויק של הצליל, בחלקיקי-הטון. יש הסבורים כי המשחל משפר את הצליל המופק מכלי הקשת, ויש החולקים עליהם וטוענים כי המשחל פוגע בצליל. פעם משחל זה לא היה קיים, וכיוונו את כלי הקשת רק בעזרת המפתחות. בכינור, לא נוהגים לשים בורגי כיוון בכל המיתרים, אלא רק במיתרים הגבוהים: במיתר מי, ולעיתים גם במיתר לה, ואילו בצ'לו נוהגים לשים בכל המיתרים את בורגי הכיוון מאחר שההשפעה על הצליל קטנה יותר. בקונטרבס אין בורגי כיוון, מאחר שהוא מתכוון בקלות בעזרת מפתחות המתכת (בניגוד למפתחות העץ בכלי הקשת האחרים).
הקשתות של הכינור, הויולה, הצ'לו והקונטרבס דומות אחת לשנייה מאוד, ובכולן מנגנים באותה שיטה, אך בכל זאת ישנם כמה הבדלים בין הקשתות. הקשת של כינור ארוכה יחסית לקשתות של קונטרבס וצ'לו. שערותיה של קשת של כינור יותר "צרות" כאשר הן נמתחות, ואילו שערותיה של קשת הקונטרבס יותר "רחבות". זאת משום שבכינור, בזמן הנגינה נהוג להזיז את הקשת מהר יותר יחסית לקונטרבס, משום שהזזה מהירה של הקשת נותנת צליל יותר פתוח (ישנם קטעים ביצירות בהם מזיזים את הקשת פחות מהר, אך עדיין לא לאט כמו בקונטרבס). בקונטרבס נוהגים לנגן עם קשת יותר מתוחה מאשר בכינור. קשת מתוחה מאפשרת הפעלת משקל רב יותר על הקשת, הדרוש לנגינה בקונטרבס משום שהמיתרים בקונטרבס יותר עבים וארוכים ממיתרי הכלים האחרים.
במהלך ההיסטוריה, השתנה המבנה של כלי הקשת. שינויים אלה נעשו בניסיון ליצור צליל יפה יותר. בעבר, הקשת הייתה דומה לחץ וקשת של פעם, אך במהלך הזמן השתנתה. גם היום בוני הכינורות עושים כל מיני ניסויים כדי להשיג צליל יפה יותר. בימי קדם, המיתרים היו עשויים ממעיים של כבש (הנקראים מיתרי גידים), כיום הם עשויים ממתכת, המשיגה צליל יותר מבריק וחזק. ניתן לראות את ההבדלים בין הויולה דה גמבה (כלי קדום הדומה לקונטרבס), לבין כלי הקשת של היום. מלבד הכלים עצמם, גם הקשת השתנתה, וגם אופן הכיוון של כלי הקשת השתנה (ראו להלן, כיוון כלי הקשת).
כיוון כלי הקשת ומיתריהם
לכל כלי הקשת המערביים ארבעה מיתרים. מיתריהם של כלי הקשת עשויים מתכת מלופפת, לרוב פלדה. המיתרים הנמוכים שבכל כלי (בכינור המיתר סול, בויולה וצ'לו המיתר דו, ובקונטרבס המיתר מי) הם העבים והמלופפים ביותר, ולהם הצליל העמוק יותר, והמיתרים הגבוהים שבכל כלי (בכינור מי, בויולה וצ'לו לה, ובקונטרבס סול) הם הדקים ביותר, ולהם הצליל החזק והבולט יותר. ביצירות קשות ומאתגרות, נעשה שימוש רב בצלילים הגבוהים, ולכן גם במיתרים הגבוהים, משום שהם הבולטים, וגם הקשים ביותר לנגינה.
מיתריהם של הכינור, הויולה והצ'לו מכוונים לפי קווינטות, ואילו המיתרים של הקונטרבס מכוונים לפי קוורטות (בדומה בגיטרה). המשותף לכל הכלים הוא שהם מכוונים לפי מרווחים זכים, ולכן הם יותר מהדהדים. את כל כלי הקשת מכוונים לפי הצליל לה, משום שבכל כלי הקשת נמצא המיתר לה. בעבר, כיוונו את מיתר לה לפי תדר נמוך יותר (בערך 415), השווה לצליל סול דיאז של היום (בהשוואה לתו לה בתדר 440), וכיום מכוונים את מיתר לה לפי התדר 440 (עד 445). יש נטייה להעלות את התדר, כדי לקבל צליל מבריק יותר, ולכן התדר של הצליל לה (וגם של שאר הצלילים הקיימים), עולה עם השנים. זאת משום שכשהצליל יותר גבוה, המיתר יותר מתוח, והצליל המופק ממנו יותר מבריק.
כאשר מכוונים את הכלים ברביעיית מיתרים או תזמורת מיתרים, הכנר הראשי מנגן את מיתר לה, ושאר הנגנים מכוונים את כלי הנגינה שלהם בהתאם. לשם כך, נגני כלי הקשת צריכים לפתח שמיעה טובה. נגני כלי הקשת מכוונים לפי מרווח זה משום שהמרווחים קווינטה וקוורטה הם מרווחים זכים אשר ניתן לחוש בהם זיוף ביתר קלות.
כלי הקשת בתזמורת
ממוזער|כלי הקשת בתזמורת
כלי הקשת הם חלק בלתי נפרד מן התזמורת הסימפונית, והם מנגנים ברוב הקטעים במהלך היצירה. בפרטיטורה כלי הקשת מופיעים אחרונים בסדר הכלים, אחרי משפחת כלי הנשיפה והפסנתר. כלי הקשת מסוגלים להפיק צליל רוטט, בעזרת ויברטו, והם עשויים גם להשמיע צליל תקיף, בעזרת הזזת הקשת במהירות. בדרך-כלל הכינורות מנגנים את המנגינה הראשית ביצירה, כאשר הויולה, הצ'לו והקונטרבס מלווים אותם. בכל תזמורת, או הרכב עם כלי קשת, ישנו כנר ראשי, שיושב ראשון, שנחשב ה"מוביל", מלבד המנצח. מקובל שבתחילת הקונצרט המנצח לוחץ עמו יד. מוביל התזמורת זז יחד עם המנצח, ועוזר לתזמורת לנגן ביחד. גם בכל קבוצת כלים ישנו מוביל (למשל, לכינור הראשון, לכינור השני, לויולה וכו'...), והוא עוזר לכל הקבוצה לנגן ביחד. בתזמורת, הכינורות מתחלקים לכינורות ראשונים, וכינורות שניים, כך שיש חמישה קולות בסך הכול (סופרן, מצו סופרן, אלט, טנור ובס). כלי הקשת מחזיקים את רוב ההרמוניה בתזמורת, וגם מבחינה מספרית הם הדומיננטיים בתזמורת הסימפונית.
ניתן לסדר את כלי הקשת בכמה סידורי במה. בסידור אחד, כלי הקשת יושבים בשורה הראשונה, כאשר הצ'לנים בדרך כלל יושבים בצד ימין של הבמה, נגני הויולה באמצע, ונגני הכינורות בצד שמאל של הבמה. למרות שניתן לנגן כל תו בשני אופנים שונים, על ידי הזזת הקשת למעלה או למטה, כאשר סקציה (קבוצת נגנים) מנגנת, כל הקשתות שלהם זזות ביחד, לאותו כיוון. דבר זה מרשים ביותר. כדי שכל הקשתות יזוזו ביחד, המנצח, קובע עם הנגנים אילו כיווני קשת הם נדרשים לעשות. כל כיוון נשמע מעט אחרת. כיוון "למטה" בדרך-כלל בא על הפעמה החזקה בתיבה, משום שהוא נשמע יותר 'מודגש' ומסמנים אותו כך, קובץ:Music_Bow_Down_Mark.JPG, וכיוון "למעלה" בדרך-כלל בא על הפעמה החלשה בתיבה ומסמנים אותו כך: קובץ:Music_Bow_Up_Mark.JPG. מלבד כיווני הקשת, חשוב באיזה חלק מחלקי הקשת מנגנים: כשמנגנים קרוב לפרוש (חלק בקשת הנמצא בצדה הימני), הצליל נשמע יותר חזק ומרוכז, כאשר מנגנים באמצע הקשת הצליל יהיה יותר קופצני, משום ששם הקשת גמישה, וכאשר מנגנים בקצה, הצליל יהיה מרוכז וחלש.
מרכז|ממוזער|700px|תרשים של הקשת
טכניקה
בנגינה בכלי קשת – יד שמאל לוחצת על המיתרים בעזרת ארבע אצבעות, כשהאגודל מאחור, ויד ימין מחזיקה את הקשת, כאשר האגודל גם מאחור. בכלי קשת ניתן גם לפרוט על המיתרים, זה נקרא פיציקטו ומסמנים זאת בעזרת כתיבת .pizz. הצליל של הפיציקטו נשמע דק, ומשתמשים בו בעיקר בקטעים החלשים יותר מבחינה דינמית במהלך היצירה, מאחר שקשה להפיק צליל חזק בפיציקטו. כאשר רוצים לחזור לנגן בעזרת הקשת כותבים arco. בכלי הקשת נהוג לעשות ויברטו, הגורם לצליל להישמע רך ונעים לאוזן. ויברטו הוא הרעדה של הצליל, ונגרם משילוב של הזזת האצבעות אחורה וקדימה, ולמעלה ולמטה, אך הוא לא משנה את גובה הצליל בהרבה. ניתן לעשות ויברטו מהיר הנשמע "עצבני", ומצד שני ויברטו איטי ורחב בקטעים השירתיים.
על הקשת
יש אפשרויות רבות לנגינה בעזרת הקשת: אפשר לנגן כמה צלילים באותו כיוון של הקשת (לגטו), או לנגן כל צליל בכיוון אחר. בעזרת הקשת ניתן להשיג סוגי צליל שונים ומגוונים.
כאשר רוצים להשיג בכלי קשת צליל חזק (פורטה f), בדרך כלל מנגנים יותר קרוב לגשר, משתמשים בקשת מהירה ומפעילים הרבה משקל על הקשת, וכאשר רוצים להשיג צליל חלש (פיאנו p) מניעים את הקשת בצורה איטית בלי להפעיל משקל רב. ניתן להשיג צליל חלש גם על ידי קשת מהירה ובלי הרבה משקל, בדרך כלל רחוקה מהגשר.
כשיש קדמה במנגינה, ההקדמה תהיה בכיוון "למעלה", כדי שתחילת התיבה תצא בכיוון "למטה", הכיוון המודגש (ראה את הפסקה הקודמת).
קובץ:Bowed1.PNG
ניתן לנגן צלילים מחוברים (לגטו), כלומר במשיכה אחת של הקשת לנגן כמה צלילים. כותבים זאת בעזרת קשת מחברת מעל התווים. סוג זה נותן תחושה של מנגינה אחת ארוכה בדומה לכלי הנשיפה. כאשר כותבים קשת מעל התווים, יש לקחת בחשבון שאורכה של הקשת של הנגן מוגבלת, ולכן אי אפשר לנגן במשיכה אחת יותר מכשלוש תיבות במפעם (קצב) מהיר ותיבה אחת בקצב איטי.
קובץ:Bowed2.PNG
ניתן לנגן צלילים נפרדים באותה הקשת, גם כתיבה זו נותנת תחושה של מנגינה ארוכה, אך שהצלילים בה מופרדים. כותבים זאת בעזרת קשת וקווים מעל התווים. מבחינה טכנית מנגנים את הצלילים במשיכה אחת, ולפני כל צליל עוצרים מעט את התנועה של הקשת.
קובץ:Bowed3.PNG
ניתן לנגן צלילים נפרדים וקופצניים, הנקראים סטקטו (staccato), וכותבים זאת בעזרת נקודות מעל התווים. יש כל מיני סוגים של סטקטו: הסוג האחד הוא להקפיץ את הקשת מעל המיתר, והאחר (הנקרא "צביטות") הוא להפעיל משקל על הקשת ולשחרר. הצליל של הסטקטו יכול להיות קליל מאוד, או לחלופין גם חד וברור.
קובץ:Bowed4.PNG
ניתן לנגן שני צלילים במקביל הנקראים כפולים, וכותבים תו מעל תו בחמשה. את הכפולים מנגנים בעזרת משיכה של הקשת על שני מיתרים והנחה של האצבעות על שני מיתרים לפי הצלילים הכתובים.
ניתן לנגן אקורדים שבורים בעזרת הוספה של עוד צלילים לכפול.
קובץ:Music Consonant sxt.PNG
קישורים חיצוניים
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
*
*
| 2024-06-15T13:17:53
|
פיציקטו
|
פִּיצִיקָטוֹ (Pizzicato) היא טכניקת נגינה בכלי מיתר או בכלי קשת, על ידי פריטה על מיתריו באמצעות האצבעות. על כלי הקשת נהוג לנגן באמצעות קשת, שתנועותיה על המיתרים מרטיטות אותם ומפיקות את הצליל. בנגינת פיציקטו לא נעשה שימוש בקשת, אלא המבצע פורט על המיתרים באמצעות אצבעותיו. לרוב ינוגן הפיציקטו באמצעות יד ימין (היד המחזיקה בדרך כלל את הקשת), אך ניתן לנגן פיציקטו גם באמצעות יד שמאל (היד שמונחת על המיתרים).
לפיציקטו יש אפקט מיוחד גם בתזמורת, וגם ככלי סולו. בנגינת פיציקטו, הצליל המופק מן המיתר הוא חלש יותר מאשר צליל שמופק באמצעות הקשת.
צורת הרישום של "פיציקטו" בתווים היא .pizz, ועל מנת להורות למבצע לחזור לנגן בקשת נהוג לכתוב "arco" (שמשמעותו "קשת" בלטינית).
ישנן מספר דרכים לנגינת פיציקטו:
פריטה באמצעות יד ימין. מסומן ב-pizz.
פריטה באמצעות יד שמאל - בדרך כלל כשמנגנים בקשת ובפיציקטו בו זמנית. מסומן לרוב ב-X על התו במקום עיגול.
לחיצה בעזרת יד ימין על המיתר עד לנגיעה של המיתר עם השחיף (משמש לנגינת פיציקטו חלש במיוחד).
צביטה והרמת המיתר, כך שבעזיבתו נשמע צליל של צביטה כתוצאה ממגע עם השחיף.
השימוש בפיציקטו במוזיקה מודרנית
בג'אז ובמוזיקה קלה מרבים להשתמש בפיציקטו, בתפקיד הקונטרבס בדרך כלל, כאשר לקונטרבס כתוב תפקיד של בס מהלך ונותן מקצב קבוע.
בפסנתר נעשה שימוש גם כן בפיציקטו, אם כי לעיתים נדירות הרבה יותר ולרוב כ"קוריוז", כאשר הפסנתרן מנגן ישירות על מיתרי הפסנתר ולא על הקלידים.
ביצירות קלאסיות מודרניות ישנן אף הוראות לנגינת פיציקטו בכלי נשיפה שונים. טכניקה זו לא עושה, כמובן, שימוש במיתרים, אלא נעזרת בשסתומים ובאופן נשיפה שונה על מנת ליצור אפקט הדומה לזה שנוצר בנגינת פיציקטו בכלי קשת.
יצירות בהן יש קטעי פיציקטו
יוהאן שטראוס (הבן): פולקה פיציקטו
אדוורד גריג: מחול אניטרה מתוך פר גינט
ליאו דליב: פיציקטו מתוך הבלט "סילביה"
פיוטר צ'ייקובסקי: החלק השלישי בסימפוניה הרביעית של צ'ייקובסקי
בלה בארטוק: החלק הרביעי מרביעיית כלי הקשת מס' 4
בנג'מין בריטן: חלק שני מ"הסימפוניה הפשוטה" אופוס 4
לרוי אנדרסון: פליק, פלאנק, פלאנק
מוחמד עבד אל-והאב: אְל כָּרְנָךּ
קישורים חיצוניים
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:סימנים מוזיקליים
קטגוריה:מילים וביטויים באיטלקית
| 2023-10-06T20:39:12
|
אקולוגיה
|
ממוזער|400px|יער האמזונאס מכיל כמות מינים מגוונת והוא אחד האזורים המאוכלסים ביותר ביצורים על כדור הארץ, אך עתיד היער עלול להיפגע עקב בירוא יערות.
אֵקוֹלוֹגְיָה (מיוונית: οἶκος – "בית"; λογία – "תורת"; בעברית: תורת הסביבה) היא ענף בביולוגיה החוקר את יחסי הגומלין בין האורגניזמים השונים ואת יחסי הגומלין בין האורגניזמים לסביבה הדוממת.
המונח "אקולוגיה" הוצע על ידי ארנסט הקל בשנת 1866. האקולוגים חוקרים את בית הגידול על כל היבטיו: מצד אחד את התכונות הפיזיות של בית הגידול: האקלים (משקעים, טמפרטורה, רוחות ולחות), הקרקע, המים, האור, החמצן והמינרלים. אלו הם גורמים א-ביוטיים, כלומר הגורמים שאינם אורגניזמים חיים. מצד שני עוסקים האקולוגים בגורמים הביוטיים שהם כלל האורגניזמים החיים בבית הגידול.
בשפת היומיום, משתמשים לעיתים קרובות במונח "אקולוגיה" ונגזרותיו במשמעות של הסביבה הטבעית, איכות הסביבה והגנת הטבע (כמו כלכלה אקולוגית וכפר אקולוגי). כמו כן, בפסיכולוגיה של התפיסה ישנה גישה "אקולוגית" שבוחנת את תפיסת הגירויים בהקשרם בסביבתו הטבעית של האורגניזם. הערך שלהלן אינו עוסק במשמעויות אלו אלא אך ורק במשמעות הביולוגית-מדעית.
היסטוריה
שמאל|ממוזער|160px|ארנסט הקל הגה את המונח "אקולוגיה" בשנת 1866
האקולוגיה נחשבת לאחד המדעים הצעירים ביותר. המונח אקולוגיה נטבע לראשונה על ידי ארנסט הקל רק בשנת 1866, זמן בו רוב תחומי הביולוגיה כבר נחקרו ביסודיות. הקל הגדיר את האקולוגיה כ"תחום מדע העוסק ביחסי גומלין בין יצורים לסביבתם". הוא ראה באקולוגיה תחום הקשור במיוחד לבוטניקה ולזואולוגיה, והוא התייחס לתורת האבולוציה של צ'ארלס דרווין כבסיס לפיתוח התחום. ב-1870 הוא כתב:
"אקולוגיה משמעותה אותו גוף של ידע המתייחס לכלכלה של הטבע – החקירה של כלל היחסים בין החיה לסביבתה האורגאנית ולסביבתה האנאורגאנית; כולל, מעל הכל, יחסיה הידידותיים והעוינים עם החיות והצמחים איתם היא באה במגע ישירות או בעקיפין. בקצרה, אקולוגיה היא הלימוד של כל אותם הקשרים ההדדיים שדרווין תיאר כתנאים למאבק הקיומי".
המחקר של הקל היה הפעם הראשונה שבה חקר הסביבה, הרמה הכוללנית ביותר של הביולוגיה, הוגדר כתחום מדע. אך חלפו שנים עד שמדע זה אכן הוכר כתחום ראוי לציון. ב-1892, הכימאית אלן סוואלו ריצ'רדס, שהדגישה גם את חשיבותם של ההיגיינה, של איכות המים ושל אוויר נקי עבור משקי הבית בארצות הברית, הייתה הראשונה להשתמש במושג באנגלית ולקשור אותו לאיכות החיים של בני האדם וליחסם אל הסביבה. בשנת 1895 פרסם יוג'ין וורמינג מאמר בנושא האקולוגיה, שהשפיע רבות על התפיסה של הנושא, ולאחר שהופץ בארצות הברית ובאנגליה הוביל את שתי המדינות להקצות משאבים לחקר התחום. מאז הקל, וורמינג וסוואלו, ניסו אקולוגים שונים למצוא הגדרה חד משמעית לתחום מחקרם.
אודום (Odum) הגדיר בשנת 1971 את האקולוגיה כחקר מבנה ותפקוד הטבע. זוהי הגדרה כוללנית ביותר, שאינה מתקשרת במישרין לביולוגיה. לעומתו קרבס (Krebs) בשנת 1972 התייחס בהגדרתו ל"חקר יחסי הגומלין הקובעים את התפוצה והשפע של אורגניזמים". הגדרתו של קרבס לא רק ממוקדת יותר (וקרובה יותר להגדרה הראשונה של הקל), אלא גם מקשרת במישרין את האקולוגיה לאחד התחומים הבסיסיים שאותה היא חוקרת – דגמי תפוצה של מינים, ומגוון ביולוגי. האקולוגיה על פי תפישתו, וכן כחלק מהתפישה המודרנית, מחפשת מענה לשאלות כגון "מדוע מינים נפוצים בסביבה זו ונדירים באחרת?" או "מה קובע את הרכב המינים ואת עושרם בסביבה מסוימת?". אלו הן השאלות העומדות בבסיס המחקר האקולוגי המודרני. בהגדרתו קרבס לא קובע שיחסי הגומלין בין האורגניזמים לסביבתם הם הקובעים את תפוצת המינים, אלא מכנה את הגורמים לכך "יחסי גומלין" – בצורה כללית יותר; אם כי רבים סוברים שכוונתו היא בהכרח ליחסי הגומלין שבין אורגניזמים לסביבתם.
ב–1977 הגדיר Ricklefs את האקולוגיה כחקר הסביבה הטבעית, ובמיוחד יחסי הגומלין בין אורגניזמים לסביבתם. הרחבה זו של הגדרת האקולוגיה כוללת בה תחומי חקר נוספים על יחסי הגומלין, אך לא מפרטת אותם.
ב–1992 איחד ג'ין ליקנס (Likens) את ההגדרות למה שהתקבל על ידי ה-Institute for Ecological Research בניו יורק כהגדרה הרשמית של האקולוגיה המודרנית: חקירה מדעית של התהליכים המשפיעים על תפוצה ושפע של אורגניזמים, יחסי הגומלין ביניהם, וההשפעות ההדדיות בין אורגניזמים וההמרה והנעה של אנרגיה וחומר.
עקרונותיה של האקולוגיה
למרות היותה תחום צעיר, האקולוגיה פיתחה במרוצת השנים מערכת עקרונות והגדרות ענפה, עליה מתבסס המחקר האקולוגי. נסקור כאן את העקרונות הבסיסיים עליה מושתתת האקולוגיה המודרנית, ואשר חיוניים להבנתה.
גורמים סביבתיים
ממוזער|כשהמשאבים מוגבלים ייווצרו מלחמות על המשאבים. בתמונה בובאלים אייליים נלחמים.
גורמי סביבה הם אותם "יחסי גומלין בין אורגניזמים לסביבתם" המוזכרים שוב ושוב בהגדרות האקולוגיה. למעשה, כל גורם אשר מקורו בסביבה ואשר משפיע בדרך כלשהי על תפוצתם של אורגניזמים עונה להגדרה האקולוגית של גורם סביבה. טמפרטורה, עוצמת האור, רמת ה־pH, כמות המזון, פיזור אויבים טבעיים (כגון טורפים ופתוגנים) ועוד, כולם עונים להגדרה זו. הגדרה זו, קל להיווכח, רחבה מאוד. לכן, מקובל לחלק את גורמי הסביבה לשתי קטגוריות: גורמים ביוטים וגורמים אביוטיים. גורם ביוטי הוא כל גורם סביבה אשר כרוך בהימצאותם של אורגניזמים בסביבה. כך, נכלול תחת קטגוריה זו את הימצאותם של אויבים טבעיים, של אורגניזמים מתחרים, של טרף וכיוצא בזה. גורם אביוטי הוא כל גורם סביבתי כימי או פיזיקלי, דהיינו שאינו ביוטי. תחת קטגוריה זו כלולים טמפרטורה, pH, רמת לחות, קיומם של חומרי הזנה וכדומה.
קיימת שיטת חלוקה נוספת, גסה פחות, המחלקת בין גורמי הסביבה על פי אופן השפעתם על האורגניזמים בסביבה. בשיטה זו מבדילים בין משאבים, תנאי סביבה, ויחסי גומלין בין אורגניזמים. יחסי גומלין בין אורגניזמים מהווים תחום עיסוק נרחב בפני עצמו באקולוגיה וההתעסקות בהם בדרך כלל אינה כגורמים סביבתיים, ולכן עיקר החלוקה היא בין תנאים למשאבים.
תנאי סביבה הוא כל גורם אביוטי, (המשתנה במרחב ובזמן) אשר לא נצרך על ידי האורגניזם, אך האורגניזם עשוי להיות מושפע מנוכחותם. כך טמפרטורה, המשפיעה על תפוצתם של אורגניזמים אך לא נצרכת על ידם, היא תנאי סביבה. כך גם pH, מליחות קרקע, לחות יחסית וכיוצא בזה, כולם תנאי סביבה. לעומת זאת, משאב הוא כל גורם סביבה שניתן למדידה באופן כמותי, ושפעולת אורגניזמים גורמת להקטנה בכמותו (במילים אחרות: הוא נצרך על ידי אורגניזמים). תחת קטגוריה זו כלולים החומרים אותם צורך האורגניזם לבניית גופו, האנרגיה הדרושה לתפקודו, וכן המקום הנדרש למחייתו.
קיימים גורמים סביבתיים המשפיעים בצורה משמעותית הרבה יותר מגורמים אחרים על מין מסוים. גורמים אלה מכונים גורמים מגבילים או גורמים קובעים, כיוון שהם מגבילים או קובעים את גודל אוכלוסיית אותו המין. גורם מגביל יכול להיות משאב או תנאי. משאב מגביל הוא כל משאב שנמצא בחוסר המספיק כדי להגביל את צפיפות אוכלוסיית המין. כך מים למשל יכולים לשמש משאב מגביל כשהם אינם מצויים ברמה מספקת כדי לכלכל אורגניזם כלשהו.
קיימים גורמים נוספים, שאינם גורמי סביבה, אשר יכולים להשפיע על תפוצתם של מינים. בין גורמים אלה כלולים העבר האבולוציוני של המין – הגורמים הסביבתיים שהשפיעו עליו בעבר והתמורות שחלו בסביבתו, וכן כושר הרבייה וההגירה (ההפצה) שלו.
בית גידול וגומחה
ממוזער|גמל חד-דבשתי בסהרה. הגמל מותאם למחיה בתנאים הקשים של המדבר – סביבה בה רוב החיות לא יכולות להתקיים.
שני מושגי יסוד שימושיים ביותר באקולוגיה הם בית גידול וגומחה אקולוגית. המושג בית גידול החל לשמש אקולוגים כבר בתחילת דרכה של האקולוגיה, והוגדר כסביבה האופיינית לקיומו של מין מסוים. בית הגידול כונה "כתובתו" של המין, שהרי על סמך ידיעת בית גידולו של מין מסוים נדע היכן סביר למוצאו. בית הגידול הוא אופי המקום הפיזי בו מצוי מין זה או אחר. ניתן להתייחס לבית הגידול ברמות מיקוד שונות לצורך מחקר, בהתאם לקביעתו של האקולוג. כך בית גידול יכול להיות פיסת בשר, עליה מתקיימים חיים אופייניים של אורגניזמים הניזונים ממנה; והוא יכול להיות באותה מידה העולם כולו.
למרות תועלתו הרבה של מושג בית הגידול, עד מהרה נדרש מושג נוסף לתיאור מיקומו של המין. המושג גומחה אקולוגית נטבע כדי לתאר את מיקומו של המין במערכת יחסי הגומלין המתקיימת בסביבה, וכונתה "תפקידו" של המין. זהו מושג מופשט ולכן הגדרתו הייתה מטבעה קשה יותר מהגדרת בית הגידול. ההגדרה המקובלת כיום נטבעה על ידי ג'ורג' הצ'ינסון ועל פיה גומחה אקולוגית היא תחומי התנאים, המשאבים, והזמנים בהם מין יכול לשרוד ולהתרבות. לדוגמה, תחום הטמפרטורה של מין מסוים יכול להיות הטמפרטורה שבין 20 ל-40 מעלות צלזיוס: מעבר לטווח זה המין לא מסוגל לשרוד. הגדרה מעין זו לכל התנאים והמשאבים הדרושים למין, יוצרת את הגומחה.
בנוסף, מבחינים בין גומחה בסיסית לגומחה ממומשת של מין. גומחה בסיסית היא גומחה היפותטית, המייצגת את גומחתו של המין כשהוא לא בא במגע עם מינים אחרים. הגומחה הממומשת של המין היא הגומחה בפועל, והיא תוצאה של צמצומה של הגומחה הבסיסית על ידי יחסי גומלין עם אורגניזמים אחרים. הימצאותו של טורף, למשל, עשויה לגרום לכך שהמין הנטרף יצמצם את גומחתו רק לתחומים שאינם נגישים לטורף כדי לחמוק ממנו.
רמות הארגון של האקולוגיה
האקולוגיה מארגנת את הסביבה בארבע רמות ארגון היררכיות, המשמשות את המחקר האקולוגי:
פרט: פרט הוא אורגניזם יחיד. המחקר ברמת הפרט עוסק בעיקר בהשפעות הסביבה על פרטים בודדים. להשפעות אלה חשיבות גדולה לגבי תהליך הברירה הטבעית אשר גורמת להעדפת הישרדותם והתרבותם של הפרטים אשר מותאמים בצורה הטובה ביותר להשפעות הסביבה. הברירה הטבעית היא הבסיס לאבולוציה – השתנותם של מינים לאורך זמן. מספר תת-תחומי מחקר אקולוגיים קשורים לרמת הארגון של הפרט, לדוגמה, אקולוגיה התנהגותית ואקולוגיה פיזיולוגית.
אוכלוסייה: קבוצת פרטים בני אותו המין (במובן הטקסונומי – זן או סוג של אורגניזם, ולא במובן של זוויג – זכר או נקבה) אשר מתקיימים באותו בית גידול ועשויים לקיים ביניהם קשרי רבייה. על אף שהפרטים הם בני אותו המין, ניתן למצוא באוכלוסייה פרטים השונים זה מזה בתכונות שונות כזוויג וגיל. הגדרתה של קבוצת פרטים מסוימת כאוכלוסייה, כתחומים רבים באקולוגיה, משתנה בהתאם לסקלה שמונהגת בכל מחקר. זאת אומרת, שמחקר אחד עשוי להגדיר את קבוצת העשבוניים הנמצאת סביב עץ מסוים כאוכלוסייה אחת ואת קבוצת העשבוניים הנמצאת תחת עץ שני כאוכלוסייה נפרדת, בעוד שמחקר שני באותו המקום יגדיר את שתי הקבוצות כאוכלוסייה אחת. המחקר האקולוגי ברמת האוכלוסייה מתמקד בשינויים בגודלי האוכלוסיות בזמן ובמרחב ובגורמים להם. תחום העיסוק הזה קרוי דינמיקה של אוכלוסיות או אקולוגיה של אוכלוסיות.
חברה ביולוגית: החברה הביולוגית היא אוסף אוכלוסיות המצויות בבית גידול משותף ומקיימות קשרי גומלין זו עם זו. גם מושג החברה משתנה עם הסקלה הנהוגה במחקר. חברה יכולה להיות מוגדרת כמכלול המינים המצויים בבית גידול מסוים; אך אם החוקר חפץ בכך, הוא יכול להגדיר למשל את 'חברת הציפורים בבית הגידול' או 'חברת העצים בבית הגידול'. האקולוגיה ברמת החברה עוסקת בעיקר בתכונותיה של החברה, במאפיינים המבדילים אותה מחברות אחרות, וביחסי הגומלין הרקומים בה. בנוסף, מחקר החברה כולל את חקר תהליך התפתחותה של חברה ביולוגית – תהליך הסוקצסיה.
מערכת אקולוגית: המערכת האקולוגית (קרויה לעיתים אקוסיסטמה) היא רמת הארגון הגבוהה ביותר. היא מוגדרת כמכלול החברה הביולוגית ומרכיבי הסביבה האביוטיים שביניהם עשויים להתקיים יחסי גומלין. יחסי גומלין אלה הם זרימת אנרגיה ומחזורי חומרים. אלה הם למעשה מעברים של משאבים שמקורם בסביבה האביוטית דרך החברה הביולוגית. המחקר ברמת המערכת האקולוגית עוסק במעברים אלה. מעצם הגדרתה כחיבור של בית הגידול והחברה, אשר שניהם יכולים לבוא ברמות התייחסות שונות בהתאם לסקלה הנקבעת, הרי שמערכת אקולוגית גם היא תלויה בסקלה: ניתן להתייחס למערכת האקולוגית המתקיימת מתחת לסלע בשדה בור; ניתן להתייחס לסלע ולחיים תחתיו כחלק ממערכת האקולוגית של השדה כולו; וניתן לומר גם שכדור הארץ כולו הוא מערכת אקולוגית אחת גדולה, כיוון שכולם עונים להגדרתה של המערכת האקולוגית.
יחסי גומלין בין אורגניזמים
שמאל|ממוזער|250px|תאו אפריקני ועליו זרזירי בקר, מנהלים יחדיו יחסי הדדיות. הזרזירים מנקים את התאו שמגונן עליהם מטורפים ומספק להם מזון.
יחסי גומלין הם ההשפעות ההדדיות שמשפיעים זה על זה אורגניזמים שונים, ומהווים תיאור מנגנוני של הגורמים הביוטיים המעצבים חברות ביולוגיות. ההתייחסות העיקרית ליחסי גומלין באקולוגיה היא ברמת האוכלוסייה, כלומר, כיצד משפיע שינוי בצפיפותו של אורגניזם א' על צפיפותו של אורגניזם ב'. עם זאת, ניתן לנתח את המנגנונים העומדים בתשתית יחסי הגומלין ברמת הפרט, ברמה הפיזיולוגית או ברמות נמוכות יותר. יחסי גומלין יכולים להיות ישירים או עקיפים (ההשפעה של מין א' על מין ב' דרך השפעתו על מין ג').
ניתן לחלק יחסי גומלין ליחסים תוך-מיניים ובין-מיניים:
יחסי גומלין תוך-מיניים: ההשפעות ההדדיות שמשפיעים פרטים בני אותו מין (המהווים חלק מאוכלוסייה אחת) זה על זה. סוג יסודי של יחסי גומלין תוך-מיניים הוא תחרות תוך-מינית: פרטים בני אותו המין מתחרים זה בזה על צריכתם של משאבי סביבה מגבילים (משאבים שאינם מצויים בשפע מספיק כדי לקיים את האוכלוסייה כולה). מכיוון שפרטים בני אותו המין הם צורכים משאבים דומים, תחרות תוך-מינית היא בלתי נמנעת, אלא אם צפיפות האוכלוסייה מוגבלת על ידי גורם חזק יותר. יחסי גומלין תוך מיניים אחרים כוללים יחסים חברתיים כגון שיחור משותף (לדוגמה, ציד קבוצתי בלביאות), יחסי רבייה (כגון רבייה זוויגית), וכו'.
יחסי גומלין בין-מיניים: ההשפעות ההדדיות שמשפיעים בני מינים שונים זה על זה. יחסים בין-מיניים הם בעלי סוגים רבים ומגוונים. על כן נהוג לסווג אותם למספר קטגוריות על פי השפעתם על כל אחד מהמשתתפים בהם, אשר יכולה להיות חיובית, שלילית או נייטרלית. כך, טריפה היא דוגמה ליחסים מסוג +/-, מכיוון שהנטרף משפיע על הטורף בצורה חיובית (+) ואילו הטורף משפיע על הנטרף בצורה שלילית (-). בהדדיות שני המינים מושפעים באופן חיובית זה מזה (+/+). בתחרות בין-מינית, מינים שונים מתחרים על משאב מגביל (-/-). סימביוזה היא סוג של יחסים בין מיניים בהם המשתתפים חיים בצמידות מרחבית זה לזה, כגון האחד על גבי השני או בתוך גופו של השני. יחסים סימביוטיים יכולים להיות הדדיים (מסוג +/+), קומנסליזם (מסוג +/0, כלומר מין אחד מפיק תועלת והאחר לא ניזוק) או טפילות (מסוג +/-).
גלגולי אנרגיה וחומר
שמאל|ממוזער|230px|ביזונים ניזונים מעשב וצורכים את האנרגיה אותה ייצרו הצמחים.
שמאל|ממוזער|230px|לביאה צדה תאו וצורכת את האנרגיה אותה התאו קיבל מהצמחים.
שמאל|ממוזער|230px|נשרים אפריקנים ניזונים מנבלת ג'ירפה. אוכלי הנבלות מנקים את הסביבה מפגרים ועוזרים להאיץ את פירוק החומרים למפרקים.
לכל מערכת אקולוגית, מלבד המבנה שלה – חברה ביולוגית ובית גידול, יש תפקוד אופייני. תפקוד זה הוא מעבר של אנרגיה וחומרים דרך המרכיבים הביוטים והאביוטים שלה. בפשטות, בכל מערכת אקולוגית מתבצעים תהליכים בהם נצרכים אנרגיה וחומרים על ידי האורגניזמים מהסביבה, אלה מעובדים במערכת ולבסוף נפלטים חזרה לסביבה.
בכל מערכת אקולוגית דרושים אורגניזמים שיוכלו להכניס אנרגיה וחומרים אל המערכת ממקורות אביוטיים. אורגניזמים אלה מכונים אוטוטרופים (אוטו – עצמי, טרופיות – הזנה). האוטוטרופים מקיימים תהליכים בהם הם קולטים אנרגיה ממקורות אביוטיים, וחומרים אנאורגניים, לצורך הפקת חומרים אורגניים עתירי אנרגיה. האוטוטרופים השכיחים ביותר, הצמחים, מקיימים את תהליך הפוטוסינתזה, בו הם צורכים אור מן השמש, וחומרים כמים ופחמן דו-חמצני, כדי ליצור גלוקוז – תרכובת אורגנית עתירת אנרגיה. תרכובות אורגניות כגלוקוז משמשות מקור אנרגיה לאורגניזמים על ידי פירוקו חזרה למים ופחמן דו-חמצני תוך פליטת אנרגיה בתהליך הקרוי נשימה תאית. לאחר הפירוק, האנרגיה הנוצרת משמשת את האורגניזם לבניית גופו ולתפקודו. האוטוטרופים אמנם משתמשים בתרכובות עתירות האנרגיה אותם יצרו, אך תרכובות אלה משמשות גם אורגניזמים אחרים. אלה קרויים הטרוטרופים (הטרו – שונה), והם אינם מסוגלים לנצל אנרגיה וחומרים ממקורות אביוטיים. לכן הטרוטרופים צורכים ("אוכלים") אורגניזמים אוטוטרופים, או אורגניזמים הטרוטרופים אחרים. בגופם של הנאכלים מצויים תרכובות אורגניות "מן המוכן", שיכולות לשמש את ההטרוטרוף לצורך תפקודו.
האורגניזמים במערכת האקולוגית נחלקים למספר רמות הזנה (או רמות טרופיות). האנרגיה והחומר עוברים ממקור האנרגיה (ברוב המכריע של המערכות – השמש) אל רמות ההזנה השונות כשכל רמת הזנה ניזונה על פי רוב מקודמתה. תהליך זה קרוי שרשרת מזון או מארג מזון
רמת ההזנה הראשונה היא יצרנים ראשוניים. לרמת הזנה זו משתייכים האוטוטרופים. היצרנים קולטים אנרגיה וחומר ממקורות אביוטיים.
ההטרוטרופים ("צרכנים"), ניזונים מחומר אורגני למחייתם. הצרכנים דורשים אנרגיה וחומר ממקורות ביוטיים למחייתם, והם משיגים אותה על ידי צריכת אורגניזמים אחרים. הצרכנים מתחלקים למספר סוגים:
צמחונים צרכנים ראשוניים (מכונים לעיתים יצרנים שניוניים) הם בעלי חיים הניזונים למחייתם ישירות מהאוטוטרופים (צמחים על פי רוב).
צרכנים שניוניים (או יצרנים שלישוניים) ניזונים מבעלי חיים אחרים (צרכנים ראשוניים או שניוניים)
צרכנים שלישוניים או טורפי על ניזונים (גם) מצרכנים שניוניים.
אוכלי רקב ניזונים מחומר אורגני מת.
מפרקים הם מיקרואורגניזמים אשר ניזונים מחומר אורגני מת, אך בניגוד לאוכלי הרקב הם מפרקים אותו מחוץ לגופם (תוך שהם מעשירים את סביבתם בחומרים שהיו כלואים בו).
ישנם אורגניזמים המשתייכים לכמה מהקטגוריות לעיל, אלו קרויים אוכלי כל.
תהליך זה של מעבר אנרגיה בין רמות ההזנה השונות כרוך באיבוד אנרגיה. האנרגיה אובדת כחום אל הסביבה בכל אחד מהמעברים, כ"תוצר לוואי" של התהליכים המשמשים כל רמת הזנה. חום הוא צורת אנרגיה שלא ניתן לנצלה, ולכן אנרגיה המתגלגלת לחום נחשבת מבחינת המערכת האקולוגית כאובדת. כתוצאה מכך, כמות האנרגיה הזמינה לאורגניזם פוחתת ככל שזה משתייך לרמת הזנה גבוהה יותר. בנוסף, עקב "בריחת" האנרגיה השוטפת מתוכה, המערכת האקולוגית חייבת להכניס כל העת אנרגיה חדשה לתוכה, כדי שתמשיך להתקיים. לכן כל חברי המערכת האקולוגית תלויים למעשה בתפקודם התקין של היצרנים באצירת האנרגיה.
בניגוד לאנרגיה אשר אובדת כחום, החומרים המשמשים לבניית גופם של האורגניזמים נותרים שמישים. לכן חומרים עוברים דרך מערכות אקולוגיות במחזורי חומרים, כדוגמת מחזור המים. החומרים נצרכים ממקורות אביוטיים על ידי היצרנים, ואלה נצרכים על ידי הצרכנים. שלא כמו בזרימת האנרגיה במערכת, החומרים יכולים להיות מנוצלים שוב על ידי היצרנים. זאת כיוון שלאחר מותם, אורגניזמים עוברים תהליכי פירוק למרכיביהם האנאורגניים, שיכולים לשמש את היצרנים. תהליכי פירוק אלה נעשים על ידי המפרקים. לכן, מערכות אקולוגיות עשירות במפרקים יאופיינו במחזורי חומרים יעילים ביותר.
ביוספירה
שמאל|ממוזער|250px|בתמונה זו של חוף ים ניתן לראות שלוש סביבות בביוספירה, שבכל אחת מהן תנאים ייחודיים: ההידרוספירה הימית, הליתוספירה היבשתית והאטמוספירה האווירית
העולם כולו יכול להחשב למערכת אקולוגית אחת הקרויה ביוספירה. הביוספירה היא מעין רמת ארגון חמישית של האקולוגיה, והיא מוגדרת ככלל המקומות בהם מתקיימים חיים על פני כדור הארץ (המעטה החי של כדור הארץ). הגדרה זו כוללת חלקים נרחבים מהליתוספירה – מעטה הסלע והקרקע החיצוני של כדור הארץ; את ההידרוספירה – המים הנוזליים והמוצקים (קרח) על פני כדור הארץ, ובכלל זה אוקיינוסים, נהרות, כיפות הקרח בקטבים וכדומה; וכן את שכבתה התחתונה של האטמוספירה – האוויר והחלקיקים שבו (על אף שאין צורת חיים היושבת באטמוספירה דרך קבע).
הביוספירה איננה אחידה, והיא כוללת סביבות שונות ואזורים בעלי הרכבי מינים שונים. בצורה גסה אך מדויקת ניתן לומר שהמגוון הביולוגי נמצא בשיאו בקרבת קו המשווה, והולך ופוחת ככל שמתרחקים מקו המשווה ומתקרבים אל הקוטב הצפוני והדרומי. הסיבה לכך נעוצה בהיותו של העולם בעל צורה כדורית, כך שקרינת השמש (אור וחום) לא מתחלקת בצורה שווה על פני העולם כולו. למעשה מגיעה הקרינה הרבה ביותר אל אזור קו המשווה. משתי סיבות עניין זה גורם להתחלקות המגוון הביולוגי כפי שתואר: ראשית, המערכת האקולוגית תלויה באנרגיה מן השמש הנקלטת על ידי צמחים ולכן ככל שרמות הקרינה גבוהות יותר כך המערכת תהיה עשירה יותר. שנית, ההתחלקות האסימטרית של הקרינה גורמת לחימום האוויר בצורה אסימטרית, מה שיוצר דפוסי אקלים אופייניים בחלקים שונים של כדור הארץ, המובילים ליצירת חברות ביולוגיות המתאימות לאקלימים אלו בכל אחד מחלקי כדור הארץ.
מסיבות אלו, מחלקים אקולוגים את הביוספירה לאזורי משנה, כשכל אחד מאופיין באקלים ייחודי ובעקבות כך בהרכב ומגוון מינים שונה. אזורים אלו מכונים ביומות. דוגמאות לביומות הן מדבר, יער גשם טרופי, סוואנה, טונדרה וכדומה. הגורם אשר מייחד ביומה אחת מחברותיה הוא חברת שיא אופיינית. חברת שיא היא חברה ביולוגית המתקיימת לאורך זמן ללא שינוי ניכר במגוון הביולוגי שלה או בבית הגידול בה היא מצויה, והיא מהווה את השלב הסופי של התפתחות החברה. אף על פי שקיימת מחלוקת לגבי התייחסות לחברות שיא, ברור בביומות שונות תתקיימנה חברות שיא שונות. כך, חברת השיא בביומת המדבר, שונה לחלוטין מחברת השיא ביער גשם.
בגלל דפוס המגוון הביולוגי, קווי רוחב שונים מתאפיינים בביומות שונות. קו המשווה למשל (קו רוחב 0°) מתאפיין ביערות גשם טרופיים וסוואנות טרופיות, בעוד שחוג הקוטב מתאפיין בטונדרות קפואות.
ראו גם
ארקולוגיה
אקופמיניזם
מיחזור משביח לבגדים
קישורים חיצוניים
רות אמיר, פרקים באקולוגיה, האוניברסיטה העברית בירושלים
אקולוגיה תעשייתית – התפתחות התחום ויישומים רלוונטיים, אקולוגיה וסביבה, דצמבר 2012.
נעמה תורן, רצועה שחורה על החול הלבן – על הבעיות האקולוגיות של החופים, 'בין גלים' 165 יוני 1985 עמ' 33.
לקריאה נוספת
פרופ' נחום רקובר, איכות הסביבה – היבטים רעיוניים ומשפטיים במקורות היהודיים, "זיקת הגומלין בין האדם וסביבתו", 23. הוצאת ספרית המשפט העברי; משרד המשפטים ומורשת המשפט בישראל, 1993
פרופ' נחום רקובר, איכות הסביבה – היבטים רעיוניים ומשפטיים במקורות היהודיים, "עקרונותיו היהודיים של חוק המרשם הפלילי ותקנת השבים", עמ' 603–611. הוצאת ספרית המשפט העברי; משרד המשפטים ומורשת המשפט בישראל, 2007
הערות שוליים
*
קטגוריה:תחומים בביולוגיה
קטגוריה:סביבה
| 2024-08-13T13:47:49
|
רמה ברומטרית
|
במטאורולוגיה, רמה ברומטרית היא אזור שבו לחץ האוויר גבוה מסביבתו. כלומר, אזור בו הלחץ האטמוספירי (לחץ אוויר, בכדור הארץ) הוא גבוה יחסית לאזור שסביבו. לצד רמה ברומטרית יימצא, בדרך כלל, שקע ברומטרי.
הרמה הברומטרית מסומנת בדרך כלל באות H האות הראשונה במילה High, כלומר גבוה.
זרימה ברמה ברומטרית
הזרימה ברמה ברומטרית היא אנטיציקלונית (נעה עם כיוון השעון). היא מאופיינת בעקמומיות בכיוון מחוגי השעון ובגזירת רוח אנטיציקלונית, כלומר הרוח חזקה יותר ככל שמתקרבים לאזור הלחץ הנמוךשם, עמ' 107.
ללא השפעת חיכוך, זרימת האוויר מושפעת מכח גרדיאנט הלחץ,מהרמה החוצה, הכוח הצנטריפוגלי גם הוא פועל החוצה. מולם ככח שקול קיים כח קוריוליס שבחצי הכדור הצפוני יפעל ימינה מכיוון הרוח המקורי. הדבר מוביל למהירות גבוהה יותר של הרוח.
תחת השפעת חיכוך (כאשר זרימת האוויר סביב הרמה קרובה מתחככת בקרקע ולעיתים גם בשכבות אוויר) נחלשת הרוח, ונוטה (בחצי כדור הארץ הצפוני) שמאלה מכיוון האיזוברים כלומר זרמי הרוח סביב הרמה עוברים התבדרות, כלומר כמות האוויר היוצאת ממנה גדולה מזו שנכנסת אליה. התוצאה היא שאוויר שהתכנס ברום (לחץ גבוה) שוקע אל הקרקע, ובכך מייבש את האוויר ומונע היווצרות עננים. דבר זה מסביר את מזג האוויר הנאה המאפיין רמות.
רמות כחלק ממערכות הלחץ העולמיות
באזור קו המשווה קיים מאזן קרינה חיובי לאור קרבתו לשמש. אנרגיית החום הזו מועברת אל עבר הקטבים במנגנון הסרקולציה הגלובלית. באזור המשווה עולה אוויר מעלה ונע ברום לכיוון הקטבי, תנועת האוויר החם שעלה ונע לכיוון הקוטב יוצר ברום באור הסובטרופי חגורה אקלימית של רמות סובטרופיות בהן האוויר שוקע מתחם ומתייבש ולכן אזור זה הוא רצועה אקלימית מדבריתשם, 249. תנועת האוויר מעלה באור קו המשווה, ומטה באזור הסובטרופי יוצרת תא סרקולציה (תא הדלי) שהוא חלק ממנגנון הסעת החום מקו המשווה לקטבים, המורכב מתאי הדלי משני צידי קו המשווה בהם כאמור אוויר חם מוסע לכיוון הקטבים ברום ואוויר קר מוסע לכיוון קו המשווה בשכבות האוויר הנמוכות, תאי פרל בהם אוויר חם מוסע לכיוון הקוטב בשכבות האוויר הנמוכות ואוויר קר מוסע לכיוון קו המשווה בשכבות הגבוהות, ותאים פולרים הדומי באופי זרימת האוויר בהם לתאי הדלי. חלוקה זו לתאי רקולציה נובעת מאפקט קוריוליס, שהוא כוח פיזיקלי מדומה כתוצאה מתנועה על גבי כדור.
כמו תאי הדלי, בתא הפולרי אזורי הקטבים קיימות רמות פולריות של לחץ גבוה- כיפות של אוויר קר. הרמות מונעות היווצרות עננים ומשקעים ומזרימות רוחות מזרחיות קרות.שם, 250
סוגי רמות
רמה דינמית
רמה תרמלית
השפעותיה של הרמה הברומטרית
רוח - האוויר, באופן כללי, זורם מן הרמה אל השקע. הוא לא עושה זאת בקו ישר, אלא בסיבוב. ברמה האוויר זורם עם כיוון השעון בחצי הכדור הצפוני ונגד כיוון השעון בחצי הכדור הדרומי.
התמוככות האוויר - ברמה ברומטרית האוויר נע למטה, תופעה זאת מדכאת התפתחות אנכית של עננים. תופעה זו גם גורמת בדרך כלל לאינוורסיה וערפל.
כאשר יש רמה ברומטרית (H) לא ירדו גשמים באותו מקום. הרמה הברומטרית היא כמו "מטרייה" לאותו אזור.
רמות בעלות השפעה על ישראל
רמה טורקית
בחורף, הרי הקווקז ורמת אנטוליה מרכזים ביניהם לחץ אוויר. גוש אוויר קר באזור זה לאור המרחק מהים, ולכן נוטה להתפתח באזור טורקיה והקווקז רמה המכונה "רמה טורקית". הרמה עלולה להשפיע על ישראל והיא גורמת לרוח יבשה המגיעה מהמזרח כחלק מהתנועה האנטיציקלונית סביב הרמה. רמה זו גורמת למזג אוויר נאה בישראל בימי החורף.
רמה סיבירית
בחורף, רמה הנגרמת מגוש אוויר קר המתגבש באזור סיביר ומרכז אסיה מביאה איתה אוויר קר במיוחד המתבטא בישראל ברוחות צפון מזרחיות יבשות וקרות הישר ממרכז אסיה. גלי קור אלו, שאינם מופיעים מדי שנה עלולים לגרום לקור עז ולנזקיםשם, עמ' 31.
רמה אזורית
רמה שמרכזה באיים האזוריים ומתרחשת לאורך כל עונות השנה. הרמה מתפשטת לעיתים מזרחה ומביאה איתה רוחות צפון מערביות. רוחות אלו העוברות מעל הים הן לחות, וה גורמות למזג אוויר נאה אך לח. הלחות הגבוהה גורמת גם לערפילים בעמקי הצפוןשם, עמ' 27.
ראו גם
מטאורולוגיה - מונחים
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:סינופטיקה
קטגוריה:מטאורולוגיה
pl:Wyż baryczny
| 2024-08-25T08:09:08
|
שקע ברומטרי
|
ממוזער|שמאל|250px|שקע ברומטרי מעל איסלנד
במטאורולוגיה, שקע ברומטרי או מערכת לחץ נמוך, הוא אזור בו הלחץ האטמוספירי (לחץ אוויר, בכדור הארץ) הוא נמוך יחסית לאזור שסביבו. לצד שקע ברומטרי תימצא, בדרך כלל, רמה ברומטרית. לעיתים מתייחסים גם לאפיק לחץ נמוך כשקע, כיוון שמאפייניהם והשפעתם דומה, פרט לעובדה שהראשון סגור והשני לא.
במפות מטאורולוגיות, מרכז שקע ברומטרי מסומן בדרך כלל באות L האות הראשונה במילה Low, כלומר נמוך, כיוון ששם לחץ האוויר מגיע למינימום מקומי.
השקעים הברומטריים נחלקים לשלושה סוגים:
שקע חזיתי - נוצר בגבול בין אזור חם לאזור קר. לדוגמה: שקע קפריסאי.
שקע תרמי - נוצר מעל אזור חם מסביבתו. לדוגמה: אפיק ים סוף לא פעיל, שקע שרבי.
שקע טופוגרפי - נוצר במורד אזור הררי. לדוגמה: שקע קפריסאי (שילוב).
סוגי שקעים שכיחים באזור ישראל
שקע שרבי
שמאל|ממוזער|400px|שקע שרבי (הקווים הלבנים מראים את הלחץ בקרקע) בגבול מצרים-לוב, בדרכו לישראל. האוויר מסתובב סביבו נגד כיוון השעון, האיור מראה בבירור כי הוא מזרים אוויר חם ומדברי צפונה (מפת 500 מ"ב + קרקע)
שקע שרבי הוא קודם כל מערכת קרקעית. כלומר, השפעתו ניכרת בגובה פני הים ומעט למעלה מכך. זהו אזור לחץ אוויר נמוך באטמוספירה המאופיין בשרב, בעיקר באביב.
שקע זה מסוכן לטיסה בגלל השינויים הפתאומיים.
השקע נוצר עקב הפרשי טמפרטורה בין הים ליבשה (הים התיכון עדיין קר, לעומת צפון יבשת אפריקה שהספיקה להתחמם) והוא נע בעיקר ממערב למזרח. ככל שהשקע עמוק וגדול יותר תופעות מזג האוויר יהיו קיצוניות ומשמעותיות יותר.
לשקע שרבי יש שני מסלולים עיקריים שבהם ישפיע על מזג האוויר בישראל.
יעלה לקפריסין ויהפוך לשקע חורפי. מצב זה מאפיין את השקעים השרביים של תחילת האביב, אז קיים סיכוי גדול יחסית למפגש השקע השרבי עם אפיק רום מצפון.
יטייל לאורך חופי צפון אפריקה ויביא שרב. זהו מצב שכיח יותר, מכיוון שבדרך כלל השקע השרבי לא מלווה במערכת רום משמעותית. מצב הרום מעל השקע השרבי יהיה בדרך כלל נייטרלי, לכל היותר זרם סילון.
במפה המצורפת נראה שקע שרבי הנמצא בגבול בין מצרים ללוב, כשהוא בדרכו לישראל.
זהו שקע עמוק מאוד ולחץ האוויר במרכזו הוא מתחת ל-1000 מ"ב.
שקע זה גורם לטמפרטורות של מעל 30 מעלות בשעות הלילה במספר מקומות בארץ.
ניתן להבחין כי מעל השקע לא נמצא אפיק רום, אלא רום נייטרלי על סף רכסי.
שקע קפריסאי
שקע עזה
תנועת האוויר ומשטר הרוחות
רוח - באופן כללי, בהשפעת הפרשי הלחצים, האוויר ינוע מאזור הלחץ הגבוה אל אזור הלחץ הנמוך. בשקע ברומטרי תנועת האוויר משולי השקע אל מרכזו (אזור הלחץ הנמוך) הנגרמת מהפרש הלחצים, מושפעת בנוסף גם מכוח קוריוליס שמקורו בתנועת כדור הארץ סביב צירו, כוח קוריוליס מטה את הרוח באופן שבחצי הכדור הצפוני האוויר נע בתנועה היקפית סביב מרכז השקע נגד כיוון השעון, ובחצי הכדור הדרומי - עם כיוון השעון.
עליית האוויר, ואי יציבות אטמוספירית - כתוצאה מהשפעות החיכוך והפרשי הלחץ - האוויר המסתחרר סביב מרכז השקע מתכנס אל מרכזו. כתוצאה מכך עולה צפיפות האוויר במרכז השקע, ועלייה זו גורמת לעליית גושי אוויר כלפי מעלה (תנועה אנכית). עליית האוויר מלווה בשינויים תרמיים של גושי האוויר העולים, עלייה בלחות, התעבות ויצירת עננים, אי-יציבות וגשם.
חזיתות - בשקע דינמי ייווצרו בהתאם לנסיבות התרמיות שלוש חזיתות: חזית נייחת, חזית חמה וחזית קרה. לפעמים החזית הקרה "מדביקה" את התקדמות החזית החמה ונוצרת חזית מלוכדת (אוקלוזיה).
ראו גם
סינופטיקה
מטאורולוגיה - מונחים
מודלים לחיזוי מזג אוויר
קישורים חיצוניים
הכול על השקע השרבי
מפות 500 ברשת
מצד שמאל נמצאים מודלי חיזוי מזג אוויר (GFS,UKMO,EC,GEM,GME,JMA,NOGAPS)
שלושת המודלים המובילים: GFS, EC, UKMO
בכל אחד מהם יש תפריט. מפת 500 היא הראשונה בתפריט ומשמשת כברירת מחדל. ישראל נמצאת על גבול המפה בצד ימין.
מדריך לקריאת מפות
קטגוריה:סינופטיקה
קטגוריה:מערכות לחץ נמוך
| 2023-07-05T03:01:35
|
מדעי כדור הארץ
|
250px|ממוזער|שמאל|התפרצות וולקנית היא שחרור האנרגיה האצורה מתחת לפני השטח של כדור הארץ, שמקורה נובע מקרינה רדיואקטיבית בשילוב גרוויטציוני המתרחש בליבת כדור הארץ ובמעטפת.
מדעי כדור הארץ הוא ענף במדעי הטבע העוסק בחקר כדור הארץ, ויש הרואים בו מקרה פרטי של מדעים פלנטריים, החוקר את כוכב הלכת שלנו. במדעי כדור הארץ קיימות שתי גישות מחקר והן: רדוקציוניזם והוליזם. הדיסיפלינה הרשמית של מדעי כדור הארץ כוללת את חקר האטמוספירה, ההידרוספירה, הביוספירה האוקיינוסים וכמו כן את כדור הארץ כגוף מוצק. מדעי כדור הארץ משתמשים בכלי מחקר מפיזיקה, כימיה, ביולוגיה, כרונולוגיה ומתמטיקה כדי לאפשר הבנה כוללת של פעולת כדור הארץ כמערכת וכיצד התפתח לצורתו המוכרת לנו כיום. מדעי כדור הארץ מיוחדים במדעים פלנטריים הן מכיוון שכמות המידע הרחב ביחס לכוכבי לכת אחרים מאפשר שיטות המחקר נרחבות יותר והן מכיוון שבכדור הארץ קיימת אקולוגיה הכוללת ביוספרה.
תחומי מחקר
250px|ממוזער|שמאל|לבה פורצת מהר הגעש, קילוואה, לאוקיינוס השקט בקרבת האי הוואי
גאולוגיה – עוסקת ומתארת את החלקים הסלעיים בקרום כדור הארץ וההיסטוריה של התפתחותו. תת-תחומים עיקריים של הגאולוגיה הם: מינרלוגיה, פטרולוגיה, גאוכימיה, גאומורפולוגיה, פלאונטולוגיה, סטרטיגרפיה, גאולוגיה מבנית, גאולוגיה הנדסית וסדימנטולוגיה
גאוגרפיה פיזית – עוסקת בהיבטים של גאומורפולוגיה, פדולוגיה, הידרולוגיה, מטאורולוגיה, קלימטולוגיה, ביוגאוגרפיה.
גאופיזיקה וגאודזיה – עוסקות וחוקרות את צורת כדור הארץ, השדה המגנטי והגרוויטציוני ותגובתו לכוחות. גיאופיזיקאים חוקרים את ליבת כדור הארץ והמעטפת שלו וכמו כן את הפעילויות הטקטוניות והסייסמיות בליתוספירה.
מדעי הקרקע – עוסקים וחוקרים את השכבה החיצונית ביותר של קרום כדור הארץ הנתונה לתהליכים המשנים את הקרקע. שני תת-תחומים של מדעי הקרקע הם: אדפולוגיה ופדולוגיה.
אקולוגיה – עוסקת ביחסי הגומלין שבין הביוטה עם סביבתה הטבעית. תחום מחקר זה שונה מחקר כדור הארץ בכך שהוא עוסק גם בשאר כוכבי הלכת המוכרים לנו במערכת השמש.
הידרולוגיה כולל אוקיינוגרפיה ולימנולוגיה – עוסקים בכלל חלקי המים הקיימים בכדור הארץ (הידרוספירה) ביניהם מי ים ומים מתוקים. תת-תחומים עיקרים הם: הידרוגאולוגיה, אוקיינוגרפיה פיזיקלית, אוקיינוגרפיה כימית ואוקיינוגרפיה ביולוגית.
גלציולוגיה – עוסק בדינמיקת הקרחונים (קריוספירה).
מדעי האטמוספירה – עוסק בחלקים הגזיים של כדור הארץ (אטמוספירה) שבין הקרקע לאקסוספירה. תת-תחומים עיקרים של מדעי האטמוספירה הם: מטאורולוגיה, קלימטולוגיה, כימיה אטמוספירית ופיזיקה אטמוספירית.
לימוד מדעי כדור הארץ
בישראל ניתן ללמוד מדעי כדור הארץ, בין היתר, באוניברסיטה הפתוחה. במכון ויצמן יש אפשרות לעשות בגרות במדעי כדור הארץ, השווה לשתי נקודות בגרות.
פנים כדור הארץ
טקטוניקת הלוחות, רכסי הרים, הרי געש, ורעידות אדמה הן תופעות גאולוגיות המוסברות בעזרת שינויי אנרגיה המתרחשים בקרום כדור הארץ.
מתחת לקרום כדור הארץ קיימת שכבה נוזלית חמה וסמיכה מאוד המכילה מאגמה, הנקראת מעטפת כדור הארץ. החום הרב שבה נוצר עקב קרינה רדיואקטיבית הנפלטת ממתכות כבדות הנמצאות בה. סומך השכבה והעובדה שבעומק רב יותר בכדור הארץ שורר חום רב יותר יוצרים תופעה המכונה "זרמי קונבקציה" והם שגורמים לתזוזה האיטית של הלוחות הטקטוניים. תזוזת לוח טקטוני יוצרת בו זמנית התרחבות של סדק מצידו האחד הגורמת לעליית מאגמה מהמעטפת לקרום והתקררותה על ידי מי ים (תהליך הנקרא התפשטות קרקעית הים) וסגירת סדק ויצירת לחץ מצידו השני עם לוח טקטוני אחר שיכול לגרום לתופעה המוכרת בשם הפחתה.
השדה המגנטי של כדור הארץ
בגלעין כדור הארץ שוררת טמפרטורה הגבוהה בהרבה מנקודת קירי, הנקודה שבה מתבטלת המגנטיות הטבעית של החומר. לכן משערים שהשדה המגנטי של כדור הארץ, נוצר כתוצאה מהתחככות וסיבוב הגלעין החיצוני הנוזלי על הגלעין הפנימי המוצק, תנועה זו יוצרת זרמים חשמליים, בדומה לדינמו, וכך מתקבל השדה המגנטי של כדור הארץ – תאוריה זו ידועה בשם תאוריית הדינמו.
אטמוספירת כדור הארץ
250px|ממוזער|שמאל|המגנטוספירה המגינה על פני כדור הארץ מרוח שמש.
הטרופוספירה, סטרטוספירה, מזוספירה, תרמוספירה והאקסוספירה הן חמש השכבות היוצרות את אטמוספירת כדור הארץ. בסך הכל, האטמוספירה מכילה 78.0% חנקן, 20.9% חמצן, ו-0.92% ארגון ושאר גזי קורט כמו פחמן דו-חמצני, מימן ואדי מים. 75% מגזי האטמוספירה נמצאים בסטרטוספירה, בגובה של עד 11 ק"מ מעל גובה פני הים. אדי המים, הפחמן הדו-חמצני וחלק מגזי הקורט שבאטמוספירה גורמים לתהליך הנקרא אפקט החממה המאפשר את קיומם של מים נוזלים ותמיכה בחיים.
השדה המגנטי שנוצר עקב תזוזות בליבה הברזלית הנוזלית של כדור הארץ יוצר את המגנטוספירה המשמשת כמגן של פני כדור הארץ מרוח שמש.
כמו כן מגינה האטמוספירה על היצורים החיים בכדור הארץ מפני הקרינה הקוסמית. רמת ההגנה של האטמוספירה גבוהה מספיק כדי למנוע הכחדה מוחלטת של כל היצורים החיים ונמוכה דייה כדי לאפשר קיומם של מוטציות גנטיות המגדילות את המגוון החי בביוספירה.
ראו גם
גאולוגיה - מונחים
קישורים חיצוניים
אתר המכון למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית בירושלים
Earth Science Picture of the Day, a service of Universities Space Research Association, sponsored by NASA Goddard Space Flight Center.
Geoethics in Planetary and Space Exploration.
National Earth Science Teachers Association
Earth Sciences Degree Program Directory
האנציקלופדיה למדעי כדור הארץ
בגרות במדעי כדור הארץ – מכון ויצמן.
הערות שוליים
*
קטגוריה:מדעי הטבע
| 2024-08-01T00:27:32
|
גיטרה בס
|
שמאל|ממוזער|גיטרה בס בעלת חמישה מיתרים|100px
שמאל|ממוזער|גיטרה בס חסרת שריגים (Fretless)|100px
גיטרה בס היא כלי מיתר מסוג גיטרה בעל 4 (על פי רוב), 5 או 6 מיתרים המפיקה צלילים נמוכים. היא החלה את דרכה כתחליף חשמלי לקונטרבס. השימוש בגיטרה בס נפוץ במספר רב של סגנונות מוזיקליים, בהם רוק, ג'אז, פופ, רגאיי, מטאל, דיסקו, פאנק רוק וגראנג'.
בדומה לקונטרבס, מיתרי גיטרת הבס מכוונים בקווארטות לצלילים (מהנמוך לגבוה) מי־לה־רה־סול, בדיוק אוקטבה אחת מתחת לארבעת המיתרים הנמוכים של הגיטרה. קיימות גם גיטרות בס בעלות מיתר סי נמוך, או מיתר דו גבוה (סך הכל: 5 או 6 מיתרים). בנוסף ניתן למצוא גיטרות בס עם 7 מיתרים, 8 (4 זוגות), 9, 10, 11 ו־12 (6 זוגות) מיתרים, אך אלו נדירות למדי. לעומת גיטרות חשמליות רגילות, בגיטרות בס נפוץ יותר השימוש בגיטרות נטולות שריגים (Fretless) בעלות צוואר חלק, בדומה לקונטרבס.
ממוזער|
פול טוטמרק, ממציא גיטרת הבס המודרנית, מחוץ לחנות המוזיקה שלו בסיאטל, וושינגטון
כמו הגיטרה החשמלית, גם גיטרת הבס היא כלי נגינה מוגבר. רטט המיתרים נקלט על ידי קולטנים הנקראים בלועזית פיקאפים ומתורגם לזרם חשמלי. זרם החשמל עובר באמצעות כבל חשמלי אל המגבר שם הוא מוגבר, מתורגם בחזרה לצליל ומושמע. גיטרות בס תמיד ארוכות יותר בכמה סנטימטרים מגיטרות חשמליות מפני שהצלילים נמוכים יותר, וכתוצאה מכך צריך מיתרים ארוכים יותר. (ככל שהמיתר יותר ארוך, כך הצליל יהיה יותר נמוך).
גיטרת הבס הראשונה שיוצרה באופן תעשייתי, הפרסיז'ן, פותחה על ידי ליאו פנדר, שפיתח גם את הגיטרה החשמלית הראשונה בעלת הגוף המלא, והוצאה לשוק על ידי חברת פנדר בשנת 1951. היא באה לענות על הצורך בעוצמת שמע גבוהה שהייתה נחוצה לסגנונות מתפתחים כגון הרוק'נ'רול, אותה הקונטרבס לא יכול היה לספק. יצרני גיטרות בס חשובים אחרים הם גיבסון, ריקנבקר, איבנז, וורוויק ומיוזיק־מן.
לאחר גיטרת הבס הגיעה לעולם גם גיטרת הבס האקוסטית, שדומה יותר במבנה לגיטרה אקוסטית מאשר לגיטרה חשמלית. היא בעלת תיבת תהודה, ולכן אינה זקוקה למגבר על מנת להישמע בעוצמה סבירה.
היסטוריה
גיטרת הבס הומצאה בשנות ה-30 של המאה ה-20 על ידי הממציא והמוזיקאי פול תותמארק, שפיתח כלי נגינה שיפיק צלילי בס, בדומה לקונטרבס, אך יהיה קטן ונוח יותר, ויאפשר אחיזה רוחבית ולא אורכית של הכלי. בשנת 1935 יצא תותמארק לשוק כלי הנגינה, יחד עם כ־100 עותקים של הגיטרה שהמציא, ופתח עסק קטן בוושינגטון למכירת גיטרות בס חשמליות. בשנת 1947 המשיך באד, בנו של תותמארק, את מורשתו של אביו והמשיך לייצר גיטרות בס ודגמים חדשים.
בשנות ה־50 של המאה ה־20 החל הממציא ליאו פנדר לייצר גיטרות בס גם כן, עם הדגם שפיתח, ה־Fender Precision Bass, או בקיצור ה־P-Bass. פשטותו של הדגם וצורתו, שדמתה לגיטרת הטלקאסטר החשמלית של פנדר, תרמו לפופולריות הרבה של דגם זה בקרב המוזיקאים. הדגם של פנדר אפשר למוזיקאים רבים, בהם נגני גיטרה חשמלית, להופיע בקלות. נגנים כמו מאנק מונטגומרי (אחיו של ווס מונטגומרי, ניגן בהרכב הג'אז של ליונל המפטון) ביל בלאק מלהקתו של אלביס פרסלי היו מחלוצי הבסיסטים החשמליים, וגם הם ניגנו על ה־P-Bass של פנדר.
בשנות ה־60, פנדר הוציאה דגם חדש לסדרת הבסים שלה, ה־Fender Jazz Bass, הידוע גם כה־Deluxe Bass או J-Bass. לדגם זה היו 2 פיקאפים במקום היחיד שהיה ב־P-Bass. כמו כן, צורתו הייתה שונה מה־P-Bass.
עם זאת, פנדר המשיכה להוציא דגמים שונים כמו ה־Fender Mustang Bass וה־Fender Telecaster Bass, באסים שבמקור מעוצבים כמו גיטרות חשמליות של פנדר.
עם השנים, חברות כמו גיבסון, קורט, איבנז ורבים אחרים החלו לייצר גם הם גיטרות בס, והתעשייה גדלה והתפתחה עד ימינו.
כיום, הבס הוא כלי נגינה פופולרי מאוד, ובחלק ניכר מהלהקות הפופולריות יש נגני בס.
סוגי פריטות על בס
בגיטרה בס מספר רב של טכניקות נגינה:
הטכניקה הנפוצה ביותר היא פריטה על ידי האצבעות. מתבצע בפריטה עם האצבע והאמה (ולעיתים גם הקמיצה, כשרוצים לבצע פריטה מהירה יותר) על המיתרים.
פריטה עם מפרט - כאשר רוצים לנגן מהר, ולקבל צליל חד וברור יותר מהפריטה העמומה והאיטית יחסית על ידי האצבעות. נעשה בפריטה זו שימוש רב במוזיקת מטאל ופאנק רוק.
סלאפינג - טכניקה של הצלפה על המיתרים (בעיקר השניים הנמוכים) באמצעות צד האגודל. טכניקה זאת נפוצה בסגנון הפאנק
פופינג - טכניקה של משיכת המיתרים. הפופ נעשה על ידי משיכה חזקה של המיתרים (בדרך כלל הגבוהים יותר), בעזרת האצבע או הזרת.
טאפינג - טכניקה בה לוחצים בחוזקה על השריגים הרצויים עם האצבעות וכך מופקים הצלילים.
מנעדים של גיטרות בס
המנעד (ללא צלילים עיליים) של גיטרה בס בעלת 4 מיתרים (מי לה רה סול): 200px
המנעד (ללא צלילים עיליים) של גיטרה בס בעלת 5 מיתרים (סי מי לה רה סול): 200px
המנעד (ללא צלילים עיליים) של גיטרה בס בעלת 6 מיתרים (מיתר דו גבוה) (סי מי לה רה סול דו): 200px
ראו גם
בסיסט
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:גיטרה
קטגוריה:כלי מיתר
קטגוריה:בס
קטגוריה:ארצות הברית: המצאות
| 2024-09-25T09:24:36
|
קונטרבס
|
הקוֹנְטְרַבָּס (בעברית: בַּטְנוּן) הוא כלי נגינה, בעל המנעד הנמוך ביותר במשפחת כלי הקשת הכוללת גם את הצ'לו (שאורכו כמחצית מגודל הקונטרבס), הוויולה והכינור. בניגוד לשאר כלי הקשת המודרניים, הקונטרבס מכוון בקוורטות ולא בקווינטות ומיתריו הם מי־לה־רה־סול (מהנמוך לגבוה) בדומה לויולה דה גמבה – כלי קשת עתיק ממנו התפתח הקונטרבס. מסיבה זו ומסיבות מבניות, קיימת מחלוקת על שיוכו של הקונטרבס למשפחת הכינור או למשפחת הוויולה. התווים לקונטרבס נכתבים בדרך כלל במפתח פה בטרנספוזיציה של אוקטבה למטה כדי למנוע כתיבת קווי עזר רבים מתחת לחמשה.
ממוזער|בתמונה נראה אמן הקונטרבס, סרגיי קוסביצקי (1874–1951), עם קונטרבס באמצע הופעתו
מבנה הקונטרבס
הקונטרבס קיים בגדלים ומבנים שונים. קיימות שתי צורות עיקריות לגופו של הקונטרבס – כינור (violin) וויולה דה גמבה (viol de gamba), בנוסף קיימת צורת הבוזטו (busseto) – צורת נדירה המזכירה צורה של אגס. גבו של הקונטרבס יכול להיות מעוקל בדומה לגבו של הכינור או ישר בדומה לויולה דה גמבה. גודלו של הקונטרבס אינו קבוע והוא משתנה בהתאם לגובהו של הנגן וגודל ידיו. הגודל הסטנדרטי הוא 3/4 אשר גובהו הוא כ־180 ס"מ. גדלים נפוצים נוספים הם 4/4 ו־1/2 (הגדלים אינם בהשוואה לגודל מלא – גודל 1/2 אינו חצי מגודלו של 4/4).
הקונטרבס בנוי מכמה סוגי עצים עיקריים – אדר (הגב, הצדדים והצוואר), אשוחית (הבטן) והובנה (השחיף ותפס המיתרים). כיום משתמשים גם בעץ לבוד על מנת להפחית את עלות הקונטרבס.
"השבלול" (Scroll) – נמצא בקצה הקונטרבס ומשמש כקישוט בלבד.
הראש (Head) – בו נמצאים מפתחות הכיוון. אמור להיות מעל ראשו של הנגן.
מפתחות הכיוון (Tuning Pegs) – בניגוד לשאר כלי הקשת, מפתחות הקונטרבס עשויים מתכת ומורכבים מגלגלי שיניים, מה שהופך אותם לקלים יותר לסיבוב ולכן הכיוון נעשה משם. כיוון הקונטרבס, בניגוד לשאר כלי הקשת המכוונים בקווינטות, נעשה בקוורטות כמו של גיטרת הבס המודרנית (מי, לה, רה, סול).
"נאט" (Nut) – חתיכה קטנה עשויה עצם, פלסטיק, מתכת או עץ הנמצאת בין הראש ל"שחיף" (Fingerboard) המונע מן המיתרים לנוע יותר מדי ולגרום ל"זמזום" של המיתרים.
השחיף (Fingerboard) – השחיף או לוח האצבוע הוא החלק שבו לוחצים על המיתרים כדי לשנות את הצליל והוא חציו מעל גוף הקונטרבס וחציו מתחתיו. המיתרים (Strings) – בעבר היו מיתרי הקונטרבס עשויים ממעי חזיר, אולם החל מסוף המאה ה־19 בערך, בזכות שכלולים טכנולוגיים, עשויים מיתריו מסלילי מתכת מלופפים מסביב למיתרי מתכת מתוחים.
הצוואר (Neck) – החלק שבו אוחזים את הקונטרבס עליו נמצאים השחיף המיתרים.
הגוף (Body) – משמש גם כתיבת התהודה של הקונטרבס שמגבירה את הצליל. הגוף מורכב מעיקולים התורמים לאקוסטיקה. ממוזער|316x316px
עיקול עליון (Upper Bout)
חורי־F holes) F) – חורי F או S הם חורי התהודה מהם יוצא הצליל בדומה לשאר כלי הקשת, נקראים כך בגלל הדמיון לאותיות F ו־S.
עיקול־C-Bout) C) – נקרא כך בגלל הדמיון לאות C.
עיקול תחתון (Lower Bout)
הגשר (Bridge) – תפקידו גם להגביה את המיתרים, אך בעיקר להעביר את רטט המיתרים לגוף הקונטרבס. צורתו מעוגלת, על־מנת ליצור זווית בין המיתרים, וכך הקשת יכולה לנגן על מיתר אחד כל פעם. הגשר מוצמד לגוף הקונטרבס באמצעות לחץ המיתרים. הגשר עשוי גם הוא מעץ אדר. בחלק מהגשרים ישנם ברגים המאפשרים לנגן לשנות את גובה המיתרים בהתאם סגנון או ליצירה (כך בנגינה סולנית ווירטואוזית יועדף גובה מיתרים נמוך יותר מאשר בנגינה בתזמורת בה יועדף גובה גבוה יותר אשר מעניק "נפח" לצליל) הגשר לרוב מעוטר ומעוצב, ולפעמים נחרט עליו שם הבונה שלו.
תפס המיתרים (Tailpiece) – החלק דרכו מושחלים המיתרים.
הרגלית (End Pin) – משמשת להשענת הכלי ועל מנת להגביהו לגובה שיתאים לנגן.
מתחת לרגל השמאלית של הגשר, יש חלק הנקרא נשמה, ולו תפקיד מרכזי בכלי. הנשמה היא מקל עץ ישר הנמצא בין הבטן לגב הכלי, ולה כמה תפקידים, האחד הוא לשמור שבטן הכלי לא תשקע מהלחץ המופעל על הגשר, והשני הוא לקבוע את גוון הצליל. הנשמה קובעת את כל גוון הצליל של הכלי, וכל תזוזה קטנה של הנשמה תשנה את אופי הכלי.
הקשת
ממוזער|קשת צרפתית (למעלה) וקשת גרמנית (למטה)
הצליל בקונטרבס מופק באמצעות קשת (העשויה משערות זנב סוס המתוחות על יתד העשויה עץ). לקונטרבס קיימים שני סוגי קשתות – קשת גרמנית, המוחזקת באחיזה תחתית, וקשת צרפתית, המוחזקת באחיזה עילית. לרוב מקל הקשת עשוי מעץ ברזיל (פרנאמבוקו) אך כיום משתמשים בחומרים נוספים כמו שיטה (Snakewood), פייברגלאס וסיבי פחמן זאת בשל עלותו של עץ הפרנאמבוקו.
הפרוג (החלק בו מחזיקים את הקשת) עשוי בדרך כלל מהוֹבְנֶה. הפרוג מעוטר בדַּר. ניתן להדק את שערות הקשת באמצעות בורג הנמצא בסמוך לפרוג.
על מנת להגדיל את האחיזה של הקשת במיתרים ולסייע בהרעדתם משתמשים בשרף המופק מעצי מחט. השרף בו משתמשים לקשת הקונטרבס רך ודביק יותר מהשרף של שאר כלי הקשת.
הוראת הנגינה בקשת נקראת "ארקו" (arco).
אופן הנגינה
נגן הקונטרבס עומד או יושב על כיסא גבוה ומחזיק את הקונטרבס במאונך, נוטה קלות לכיוון גופו. כשהנגן עומד, ה"נאט" אמור להיות בערך בגובה עיניו של הנגן. בתחתית הכלי ישנה "רגל" ובעזרתה משעינים את הקונטרבס על הרצפה. משום שלקונטרבס אין סריגים המסמנים את מיקום הצלילים (כמו בגיטרה),ישנן פוזיציות המאפשרות לנגן למצוא את מיקום הצלילים לאורך השחיף. בדרך כלל הפוזיציות משתמשות בשלוש אצבעות (המורה, האמה והזרת) כאשר המרחק בין האצבע המורה לזרת הוא טון. יד שמאל לוחצת על המיתרים בעזרת האצבעות, לכיוון הגוף בזמן שהאגודל מאחור, לא לוחץ. בדומה לצ'לו, בפוזיציות הגבוהות, הנגן משתמש בפוזיציית אגודל, זה כדי להגיע לחציו התחתון של השחיף. בפוזיציה זו משתמשים בדרך כלל באגודל, המורה האמה והקמיצה, ולעיתים רחוקות משתמשים גם בזרת.
טכניקה נפוצה בקונטרבס היא הפיציקטו – נגינה באמצעות פריטה על המיתרים תוך שימוש באצבעות.
תפקיד הקונטרבס
מוזיקה קלאסית
ממוזער|282x282 פיקסלים|וירטואוז הקונטרבס והמלחין בן המאה ה־19 ג'ובאני בוטזיני, אשר כונה "פאגאניני של הקונטרבס".
הקונטרבס הוא חבר מן המניין בסקציית כלי הקשת בתזמורות סימפוניות וכן בהרכבים קאמרים. בדרך כלל בתזמורת, הקונטרבס מנגן את תפקיד הבס אשר לעיתים מוכפל על ידי הצ'לו. בתזמורת סימפונית יש בין ארבעה לשמונה נגנים אך בתזמורות גדולות יכולות למנות עשרה או שנים עשר נגנים. במהלך השנים נכתבו לקונטרבס תפקידים סולניים (בתוך סימפוניות למשל) ואף יצירות סולניות (קונצ'רטי). תפקידים תזמורתיים חשובים שנכתבו לקונטרבס הם הפרק הרביעי מתוך הסימפוניה התשיעית של בטהובן, אשר נפתחת באוניסון של הקונטרבסים והצ'לי, בנוסף, הקונטרבס מבצע את הנושא מתוך פרק זה. תפקיד חשוב נוסף הוא הפיל מתוך קרנבל החיות מאת סן־סאנס. כמו כן ישנם תפקידי סולו ביצירות שונות מאת היידן, ברהמס, ריכרד שטראוס ועוד.
יתר על כן, נכתבו יצירות סולניות לקונטרבס כגון קונצ'רטי לקונטרבס על ידי מלחינים שונים כמו ג'ובאני בוטזיני, דומניקו דרגונטי וקארל דיטר פון דיטרדורף. יצירות אלו נחשבות קשות לביצוע מהבחינה הטכנית.
ג'אז
הקונטרבס הופיע לראשונה בג'אז בסביבות שנות ה־20 של המאה ה־20 כאשר החליף בהדרגה את הסוזפון והטובה, אשר סיפקו את קו הבס, בלהקות הג'אז של ניו אורלינס שהחלו להופיע במקומות סגורים. כאן לראשונה התפתח תפקידו של הבס בג'אז, הבס המהלך (Walking Bass) – קו בס מאולתר המבוסס על סולמות וארפז'ים המדגיש את ההרמוניה.
ממוזער|284x284 פיקסלים|צ'ארלס מינגוס – בסיסט, מוביל תזמורת ומלחין אשר השפיע רבות על הג'אז ועל הקונטרבס
בגלל עוצמתו הנמוכה של הקונטרבס ביחס לשאר הכלים בהרכבי הג'אז ובגלל חוסר בציוד הגברה המתאים להגברת צלילים נמוכים באותה תקופה, פותחה טכניקת הסלאפ (Slap) – משיכה והצלפה על המיתרים כנגד השחיף וכך נוצר צליל "הקשתי" שמבליט את הבס טוב יותר מאשר פריטה על המיתרים (פיציקטו).
הקונטרבס נעשה חלק בלתי נפרד מהרכבי הג'אז ובחטיבות הקצב בתזמורות ג'אז, והתפתח רבות במהלך השנים. נגנים רבים פיתחו את הכלי בסגנונות הג'אז השונים כמו ג'ימי בלנטון שניגן בתזמורתו של דיוק אלינגטון אשר פיתח את הקונטרבס בעידן הסווינג, כמו כן נגנים רבים תרמו לסגנון הביבופ כמו פול צ'יימברס, אוסקר פטיפורד ועוד, אשר השתמשו בנגינה בקשת בסולואים.
בשנות ה־50 של המאה ה־20,נעשו מגברי הבס זמינים וכך החלו להגביר את הקונטרבס ולהשתמש בצליל הטבעי שלו באמצעות פריטה. בשנות ה־70 החלו בסיסטים להשתמש בגיטרת הבס במקום בקונטרבס בסגנונות שונים כמו פיוז'ן וג'אז לטיני וכך הפכה גיטרת הבס לחלק אינטגרלי מהג'אז המודרני. עם זאת, הקונטרבס עדיין כלי הבס הנפוץ ביותר בג'אז וזאת בשל צלילו ה"חם" יותר שמתאים לסגנונות שונים בג'אז.
סגנונות נוספים
הקונטרבס נפוץ בסגנונות רבים כיום כמו בלוגראס וקאנטרי אשר טכניקת ה"סלאפ" עדיין נפוצה בהם כיום. בנוסף, הקונטרבס נפוץ גם במוזיקה לטינית ואפרו־קובנית וכן במוזיקה פופולרית, רוק אנד רול, בלוז ופולק.
הגברה
כשיש צורך להגביר את צליל הקונטרבס (בעת הופעות או הקלטות) הדבר נעשה על ידי אחת משלוש דרכים: מיקרופון רגיל המוצב בסמוך לקונטרבס, או מיקרופון קטן המוצמד לגוף הכלי; על ידי "פיקאפ" (Pickup) — רכיב אלקטרוני הקולט את תנודות המיתר; או על ידי שילוב בין מיקרופון ל"פיקאפ".
כיום ישנו קונטרבס חשמלי — שצליליו מופקים בלעדית על ידי רכיב אלקטרוני, ללא גוף התהודה המוכר. בנוסף ישנה גיטרת בס חשמלית, שהיא צאצאית של הגיטרה החשמלית המיועדת לצלילי הבס.
נגני קונטרבס ידועים
ראו גם
בס מהלך
אוקטובס
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:כלי קשת
קטגוריה:כלי מיתר
קטגוריה:נגני קונטרבס
קטגוריה:בס
| 2023-12-05T21:07:21
|
אטמוספירה
|
ממוזער|האטמוספירה הדלילה של פלוטו
אַטְמוֹסְפֵירָה (מיוונית: ἀτμός ("אטמוס") – גז, קיטור, σφαῖρα ("ספאִירה") – כדור, כיפת השמיים; בעברית: אווירה) היא שם כולל למעטפת הגזים שמקיפה כוכב לכת או כל גוף שמימי בעל מסה משמעותית. הגזים נמשכים אל הגוף בגלל כוח המשיכה שלו. לכוכבי לכת יש אטמוספירות שונות, הן בהרכב הגזים שהן מכילות, בצפיפותן, בעוביין, גובהן ובמאפיינים אחרים.
אטמוספירת כדור הארץ היא שמאפשרת את החיים על פני כדור הארץ, בניגוד לכוכבי לכת אחרים, בכך שהיא סופגת את מרבית הקרינה האולטרה-סגולה המגיעה מהשמש וגורמת למיתון הבדלי הטמפרטורה בין היום והלילה.
מאפיינים
האטמוספירה של כוכבי הלכת סמיכה ביותר סמוך לקרקע, בשל כוח המשיכה, וככל שעולים גבוה יותר, היא דלילה יותר. בגובה רב היא נמוגה אל החלל הריק.
גזים אטמוספיריים בורחים לחלל דרך קבע, כאשר מהירותן של מולקולות בודדות עוברת את מהירות הבריחה של הגוף. הבריחה קיימת אפילו בגופים קרים, מפני שמולקולות גז זזות במהירויות שונות בכל טמפרטורה, וגז בלחץ נמוך, כמו הגז הסמוך לריק של החלל החיצון, רותח בנקל. בריחת הגז גורמת לכך שגופים שמימיים בעלי מסה נמוכה, כגון הירח של כדור הארץ, אינם יכולים להחזיק באטמוספירה משמעותית.
מולקולות קלות יותר נעות מהר יותר ביחס למולקולות כבדות בעלות אותה אנרגיה תרמית, ולכן גזים בעלי משקל מולקולרי נמוך אובדים בקצב מהיר יותר מאלה שמשקלם המולקולרי גבוה.
האטמוספירה של כדור הארץ
שמאל|ממוזער|250px|הגזים השונים באטמוספירה של כדור הארץ מקנים לו את ההילה הכחולה הנראית מהחלל.
אטמוספירת כדור הארץ נקראת אוויר. עובייה 560 קילומטרים (אף שיש הגדרות המדברות על 1000 ק"מ). משקלה בגובה האדמה יוצר את לחץ האוויר שתחתיו התפתחו כל יצורי היבשה. חנקן וחמצן מהווים 99 אחוזים מתכולתה. כמות החנקן גדולה פי 4 בערך מכמות החמצן. האחוז הנותר מכיל פחמן דו-חמצני וגזים אצילים (שאינם פעילים מבחינה כימית), כגון ארגון, הליום וניאון. היחסים בין הגזים השונים קבועים בדרך כלל.
מדעי האטמוספירה עוסקים בהבנת התהליכים הכימיים והפיזיקליים הקובעים את מערכות מזג האוויר, האקלים, ומערכות הגשם (עננים), את השינויים החלים בהן מסיבות טבעיות ומעשה ידי האדם ואת חקר שכבות האוויר העוטפות את כדור הארץ.
היווצרות האטמוספירה של כדור הארץ
האטמוספירה נוצרה עם היווצרות כדור הארץ, והכילה רק שני גזים- מימן והליום. כעבור עשרות מיליוני שנים החל כדור הארץ להתקרר, ונפלטו אל האטמוספירה גזים שהיו בתוך המאגמה. הגזים גרמו לשינוי בהרכב האטמוספירה. במהלך הזמן השתנה הרכב הגזים של האטמוספירה, והיא הפכה משכבה רעילה לשכבה שמכילה גזים המאפשרים חיים על פני כדור הארץ. לפני כ-3.5 מיליארד שנים הופיעו ציאנו-בקטריות אשר הפיקו אנרגיה באמצעות תהליך הפוטוסינתזה, הם קלטו פחמן דו-חמצני ופלטו חמצן, מה שהוביל ליצירת שכבת האוזון. עם השנים החמצן הצטבר ואפשר חיים על פני כדור הארץ.
האטמוספירה בשאר מערכת השמש
השמש
ממוזער|הכרומוספרה של השמש, כפי שצולמה בעת ליקוי חמה
החלק החיצוני של פני השמש, זה הנראה לעין ושממנו נפלטת קרינת השמש לחלל, הוא הפוטוספירה, שעוביה כמה מאות קילומטרים. מעל הפוטוספירה מצויה האטמוספירה של השמש, צבעה כתום והיא מכונה כרומוספירה, עובייה כ־2,000 ק"מ. מעבר לכרומוספירה מצויה שכבת מעבר שעובייה כ־75,000 קילומטר, ומעבר לה מצויה העטרה שבה ניתן לחזות בשעת ליקוי חמה מלא.
הירח
לירח של כדור הארץ אטמוספירה דלילה ביותר שמורכבת בעיקר ממימן, מהליום, מניאון ומארגון, וכן מכמויות קטנות יותר של חומרים אחרים כמו פחמן דו-חמצני, ראדון, מתאן, אמוניה, עקבות של חמצן וכמות מזערית של אדי מים. המקור לגזי האטמוספירה אינו ברור לגמרי, אך משוער כי הם נובעים ממספר מקורות: רוח השמש, קרינת השמש, מרבצי סלעים רדיואקטיביים, מיקרו-מטאוריטים וגזי פליטה של חלליות אפולו.
הבדל הטמפרטורות העצום בירח בין היום (100 מעלות צלזיוס) ללילה (170- מעלות צלזיוס), יוצר סחף של אטמוספירה לכיוון הצד הקר. זאת מכיוון שהגזים שבו קופאים ושוקעים על הקרקע ובכך יוצרים מפל לחצים קל אשר מושך אליו את הגזים של האזור החם.
כוכב-חמה
אטמוספירת כוכב־חמה היא דקה מאוד עד שלרוב מתייחסים אל כוכב־חמה כחסר אטמוספירה. ה"אטמוספירה" של כוכב־חמה מורכבת בעיקר מאשלגן, נתרן וחמצן. נהוג לכנות אטמוספירה כזו אקסוספירה.
האטומים המרכיבים את האטמוספירה אובדים לחלל ללא הרף, עם אורך חיים ממוצע של כשלוש שעות עבור אטומי האשלגן והסידן (במהלך היום) ורק מחצית מכך בפריהליון. האטמוספירה של כוכב־חמה דלילה מכדי שתוכל להעביר קול ודלילה מכדי שתוכל לפזר גלי אור, ולכן השמים שם ייראו תמיד שחורים.
נוגה
האטמוספירה של נוגה צפופה מאוד, והיא למעשה מסך כבד של עננים, העוטף את פני השטח ויוצר אטמוספירה של כבשן לוהט המורכב בעיקר מפחמן דו־חמצני ומכמויות קטנות של חנקן. הלחץ בפני השטח הוא פי 90 מבכדור הארץ. הכמות העצומה של CO2 באטמוספירה גורמת לאפקט חממה חזק, והוא מעלה את טמפרטורת פני השטח ביותר מ־400°C וגורם לה להגיע לטמפרטורת גבוהות של 500°C במקומות נמוכים סמוך לקו המשווה. כך פני השטח של נוגה לוהטים אף יותר משל כוכב חמה, אף שנוגה רחוק כמעט פי שניים מהשמש ומקבל רק 25% מהקרינה הסולרית.
מאדים
ממוזער|אטמוספירת מאדיםהאטמוספירה של מאדים דלילה מאוד. לחץ האוויר בפני השטח הוא רק 10 מיליבר, כ־1% בלבד מהלחץ הממוצע שעל־פני כדור הארץ. גובהה של האטמוספירה הוא כ־11 קילומטר. האטמוספירה של מאדים מורכבת מ־95% פחמן דו־חמצני, 3% חנקן, 1.6% ארגון ומעט חמצן ומים. ב־2003 נמצאו גם עדויות לנוכחות של מתאן באטמוספירה. יש עדויות לכך שבזמנים קדומים, כמות אדי המים באטמוספירה של מאדים הייתה גדולה יותר, אלא שעקב מחסור באוקיינוסים וצורות חיים שיקלטו את אדי המים והחמצן, נקלטו אדי המים והחמצן בקרקע של מאדים, העשירה בברזל, הברזל התחמצן ומכאן צבעו האדמדם של כוכב הלכת. באטמוספירה של מאדים מתחוללות סופות אבק, ב־2018 התרחשה סופה שכיסתה חלקים גדולים מהפלנטה.
צדק
האטמוספירה של צדק מהווה אחוז מהמסה הכוללת שלו, להשוואה האטמוספירה של כדור הארץ מהווה פחות ממליונית ממסת כדור הארץ. האטמוספירה מורכבת בעיקר ממימן (כ־90%) ומהליום (כ־10%). האטמוספירה מורכבת גם מכמויות מזעריות של מתאן, אדי מים, אמוניה וחומרים נוספים. היא מורכבת גם מכמויות זעומות של פחמן, אתאן, מימן גופרתי, ניאון, חמצן, פוספין וגפרית. השכבה החיצונית של האטמוספירה מכילה גבישים של אמוניה קפואה.
השכבה החיצונית של האטמוספירה, שעובייה 3,000 קילומטר, מורכבת מחגורות מתחלפות של זרמי סילון, כשכל חגורה נעה בכיוון מנוגד לשכנותיה.
שבתאי
באטמוספירה של שבתאי, כמו בזו של צדק, ישנם עננים המסודרים בפסים צבעוניים. עננים אלה מורכבים מאמוניה ומתרכובות גפרית. סערות עזות ורוחות חזקות נושבות באטמוספירה, ויוצרות מערבולות. לפי נתונים שהתקבלו מהחללית "קאסיני", למערכת הטבעות העצומה של שבתאי יש אטמוספירה משלה.
אורנוס
לאורנוס יש אטמוספירה צפופה של מימן, הליום, ומתאן, ומעטפת של מים, אמוניה וקרח מתאן. במרכזו יש ליבת ברזל-צורן. ענניו העליונים מורכבים בין היתר ממימן גופרתי. הרוחות באטמוספירה נושבות במהירות של 500 קמ"ש. הגשושית וויאג'ר 2 חקרה את האטמוספירה הייחודית של כוכב הלכת, שנוצרת בשל הטיית הציר שלה.
נפטון
מסביב לשכבת הקרח של נפטון, המכילה מים, מתאן ואמוניה, משתרעת האטמוספירה המכילה בעיקר מימן והליום, אך גם מתאן המעניק לנפטון את גוונו הכחלחל. מהירות הרוחות באטמוספירה של נפטון יכולה להגיע עד ל־2000 קמ"ש. מהירות זו היא הגבוהה ביותר מבין כל כוכבי הלכת במערכת השמש. כמו כן, יש בנפטון הוריקנים. תנאים אלו של מזג האוויר נובעים ככל הנראה מהסיבוב העצמי המהיר של נפטון.
פלוטו
האטמוספירה של כוכב הלכת הננסי פלוטו מורכבת משכבה דקה של גזים, ובהם חנקן (N2), מתאן (CH4) ופחמן חד־חמצני (CO). החנקן, המהווה 98% מהאטמוספירה, בורח בקצב של מאות טון לשעה. אחת הסברות כי החנקן מגיע לאטמוספירה בתהליך של המראה כאשר מסלולו של פלוטו מתקרב לשמש, והאטמוספירה מתקררת וקופאת, ככל שהוא מתרחק. ממדידות ניו הורייזונס ביולי 2015, רואים כי האטמוספירה מגיעה עד לגובה של 130 ק"מ, ויש שתי שכבות של אובך, בגבהים 30 ו־50 ק"מ.
ראו גם
אטמוספירת כדור הארץ
מדעי האטמוספירה
לחץ אטמוספירי
אטמוספירה חצי-מחזרת
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:מטאורולוגיה
קטגוריה:מדעים פלנטריים
קטגוריה:גזים
| 2024-10-02T09:08:47
|
אטמוספירת כדור הארץ
|
שמאל|ממוזער|250px|מבט מן החלל על השכבות העליונות של האטמוספירה של כדור הארץ
ממוזער|330px|הספקטרום האלקטרומגנטי, כפי שמבוטא ביכולת כניסה באטמוספירת כדור הארץ (סרגל עליון Y N )
אטמוספירת כדור הארץ (בעברית: אווירת כדור הארץ) היא שכבת גז המקיפה את כוכב הלכת כדור הארץ.
האטמוספירה מאפשרת את החיים על פני כדור הארץ בכך שהיא סופגת את מרבית הקרינה האולטרה סגולה המגיעה מהשמש וגורמת למיתון הבדלי הטמפרטורה בין היום והלילה. 75% מגזי האטמוספירה נמצאים בגובה של עד 11.3 קילומטר מעל גובה פני הים. שינויים באטמוספירה גורמים לשינויים באקלים ובמזג האוויר.
הרכב האטמוספירה
ממוזער|400x400px|הרכב הגזים של אטמוספירת כדור הארץ
תערובת הגזים שיוצרת את האטמוספירה נקראת אוויר וכוללת בעיקר חנקן (כ-78% בנפח, באוויר יבש), חמצן (כ-21%) וארגון (כ-1%). פחמן דו-חמצני קיים באטמוספירה בריכוז של כ-410 חלקים למיליון (נכון ל-2019). בנוסף קיימות כמויות קטנות של הגזים האצילים ניאון, הליום, וקריפטון, ושל מימן ומתאן. בנוסף למרכיבים אלה כוללת האטמוספירה אדי מים בריכוזים משתנים במיקום ובזמן, בין 0 ל-7 אחוזים.
מרכיבי האוויר משתנים מעט באזורים שונים של העולם בשל גורמים כמו גובה, טמפרטורה, קירבה לים, וגורמים נוספים. זיהום אוויר, למרות בעיותיו, אינו משפיע משמעותית על הרכב האטמוספירה, מאחר שגם ערכים חריגים של מזהמים הם זניחים ביחס לגזים העיקריים.
הרכבה של האטמוספירה של כדור הארץ השתנה מאז היווצרות החיים בו. האטמוספירה המקורית הייתה עשירה במימן ובהליום, אשר נפלטו ברובם אל החלל והוחלפו בגזים כבדים יותר, בעיקר חנקן ופחמן דו-חמצני. הצמחים על פני כדור הארץ, ובמיוחד האצות החד-תאיות, קולטים את הפחמן הדו-חמצני מן האטמוספירה ומפרישים חמצן כחלק מתהליך הפוטוסינתזה. כתוצאה מהופעת הצמחייה עלה ריכוז החמצן בהדרגה לאורך מיליארדי שנים ואילו ריכוז הפחמן הדו-חמצני ירד עד פחות מ-0.1%.
מאז אמצע המאה ה-20 נמדדת עלייה ניכרת בריכוז הפחמן הדו-חמצני יחסית לריכוזו במשך אלפי השנים האחרונות (אותו ניתן למדוד למשל בקרחונים), אך הוא עדיין מהווה חלק קטן מאוד מהרכב האטמוספירה. קיימות השערות שונות על הגורמים לעליית ריכוז הפחמן הדו-חמצני, ביניהן שריפת דלק מוגברת, עליית טמפרטורת האוקיינוסים כתוצאה מהתחממות עולמית, בירוא יערות, ופירוק מתאן המשתחרר מאדמה קפאת-עד. תופעה זו גורמת לדיון ער ומחלוקות בין גורמים מדעיים, כלכליים ופוליטיים.
טמפרטורה ושכבות האטמוספירה
שמאל|ממוזער|160px|תרשים המראה את השכבות השונות באטמוספירה
הטמפרטורה של אטמוספירת כדור הארץ משתנה בהתאם לגובה (היא מתוארת על ידי מפל הטמפרטורה), כאשר הטמפרטורה הממוצעת של האטמוספירה בגובה פני הים היא 15 מעלות צלזיוס. היחס בין הגובה לטמפרטורה משתנה בהתאם לשכבות האטמוספיריות השונות:
טרופוספירה: 0 עד 7–17 קילומטרהגובה הממוצע של הטרופוספירה הוא 18 ק"מ (11 מייל; 59,000 רגל) באזורים הטרופיים ; 17 ק"מ (11 מייל; 56,000 רגל) בקווי הרוחב האמצעיים ; ו-6 ק"מ (3.7 מייל; 20,000 רגל) בקווי הרוחב הגבוהים של אזורי הקוטב בחורף; לפיכך הגובה הממוצע של הטרופוספירה הוא 13 ק"מ (8.1 מייל; 43,000 רגל)., בשכבה זו הטמפרטורה יורדת עם העלייה בגובה, זוהי השכבה בה מתקיימים חיים ובה מתקיים האקלים.
סטרטוספירה: 7–17 עד 50 קילומטר, בשכבה זו הטמפרטורה עולה עם העלייה בגובה, זו השכבה בה קיימת שכבת האוזון.
מזוספירה: 50 עד 80–85 קילומטר, בשכבה זו הטמפרטורה יורדת עם העלייה בגובה.
תרמוספירה: 80–85 עד 640+ קילומטר, בשכבה זו הטמפרטורה עולה עם העלייה בגובה.
הגבולות בין השכבות נקראים טרופופאוזה, סטרטופאוזה ומזופאוזה ובהם הטמפרטורה לא משתנה עם הגובה.
אזורים שונים באטמוספירה
יונוספירה: אזור באטמוספירה המכיל יונים, באזור המזוספירה והתרמוספירה עד ל-550 קילומטר.
אקסוספירה: מעל היונוספירה, במקום בו האטמוספירה כמעט ונעלמת עד לחלל.
מגנטוספירה: האזור בו השדה המגנטי של כדור הארץ מגיב עם רוח השמש. אזור זה מתפרס על אלפי קילומטרים.
האטמוספירה וקרינת השמש
האטמוספירה של כדור הארץ היא הגורם הראשון הבא במגע עם קרינה מהחלל ובעיקר עם קרינת השמש. הקרינה מפרקת מולקולות בשכבות העליונות של האטמוספירה. זו, מצדה, הודפת בחזרה לחלל כ-8% מקרינת השמש (עוד 17% נהדפים על ידי שכבת העננים, ושאר הקרינה פוגעת בפני הארץ).
שכבת האוזון
שכבת האוזון מצויה בסטרטוספירה, בגובה של 10 עד 50 קילומטר, ומכילה ריכוז גבוה יחסית של אוזון. לשכבה זו חשיבות רבה בקיום החיים על פני כדור הארץ. שכבת האוזון מסננת את הקרינה האולטרה־סגולה המגיעה מהשמש, המסכנת את היצורים החיים ואף גורמת לסרטן העור. שכבת האוזון בולעת את אורכי הגל שבין 295 ל־320 ננומטר. בשנת 1983 נתגלה ששכבת האוזון מעל הקוטב הדרומי דלילה מאוד ודרכה חודרת קרינה אולטרה-סגולה בעוצמה גבוהה, בספטמבר 2022 מחקרים קבעו כי החור בשכבת האוזון הצטמצם ביותר מחמישים אחוז וצפוי להשתקם בשנת 2070.
אפקט החממה
אפקט החממה נובע מכך שאדי מים, פחמן דו-חמצני וגזים אחרים שמצויים באטמוספירה העוטפת את כדור הארץ מקטינים את פליטת החום של כדור הארץ מן האדמה אל החלל החיצון בכך שהם בולעים קרינה אינפרה-אדומה וכך החום נשמר באוויר. כך נשמרת הטמפרטורה באופן המזכיר חממה חקלאית (זהו שם מטעה, כי האפקט בחממה חקלאית הוא שונה לגמרי ומבוסס על שמירת האוויר החם ליד הקרקע). בהיעדר תופעה זו הייתה הטמפרטורה על פני כדור הארץ יורדת לקיפאון בשעות הלילה (כפי שקורה על פני הירח למשל), ולכן אפקט החממה הוא תנאי חשוב ביותר לקיום החיים על פני כדור הארץ.
החל מסוף המאה ה-20 יש עדויות שעוצמתו של אפקט החממה עולה, בשל העלייה בריכוז גזי החממה (ובראשם הפחמן הדו-חמצני) באטמוספירה. כמו כן ידוע כי במהלך המאה ה-20 עלתה הטמפרטורה הממוצעת בעולם ביותר מחצי מעלת צלזיוס והשנים האחרונות של המאה ה-20 היו בין השנים החמות ביותר שידעה האנושות מאז שהחלו למדוד טמפרטורות באופן שיטתי. נכון לתחילת המאה ה-21, ישנה תמיכה בקהילה המדעית בהשערה שהתעצמות אפקט החממה קשורה להתחממות העולמית על כל תוצאותיה השליליות, תופעות אלו מיוחסות בעיקר לפעילות המין האנושי בעידן התעשייתי.
לחץ אטמוספירי
כוח המשיכה "מושך" את האטמוספירה כלפי פני הקרקע. לחץ אטמוספירי הוא תוצאה ישירה של משקל האוויר. משמעות הדבר שהלחץ האטמוספירי משתנה עם המקום משום שכמות (ומשקל) האוויר שמעל משתנה עם המקום והזמן, מה שגורם לרמות ולשקעים ברומטריים. הלחץ האטמוספירי יורד בכ-50% בכל עליה בגובה של 5.5 קילומטר. הלחץ האטמוספירי הממוצע בגובה פני הים הוא בערך 101.3 קילו פסקל שהם 1,013 מיליבר. לחץ אטמוספירי נמדד על ידי ברומטר או על ידי ברוגרף.
צפיפות האוויר בגובה פני הים ובתנאים סטנדרטיים היא בערך 1.293 קילוגרם לכל מטר מעוקב. הצפיפות משתנה בהתאם לאחוז הלחות באוויר והטמפרטורה. צפיפות זו יורדת עם העלייה בגובה בערך באותו יחס שהלחץ יורד. הירידה בצפיפות (ובלחץ) היא אקספוננציאלית עם מרחק דעיכה אופייני של כ-7.6 קילומטר. המסה הכוללת של האטמוספירה היא בערך קילוגרם, כמיליונית מהמסה הכוללת של כדור הארץ.
המשוואה ההיפסומטרית, הידועה גם כ"משוואת העובי", מקשרת בין יחס לחצים באטמוספירה ובין העובי האקוויוולנטי של שכבה אטמוספירית.
האטמוספירה על כדור הארץ הקדום
הרכב האטמוספירה במילארדי השנים האחרונות שונה באופן ניכר מהרכבה על כדור הארץ הקדמון עד כי נהוג לכנות את האטמוספירה העכשווית בשם "האטמוספירה השלישית". "האטמוספירה הראשונה" והמקורית של כדור הארץ, מיד לאחר היווצרותו, הייתה מורכבת בעיקר ממימן ומהליום. גזים אלו קלים במיוחד ומשוער כי התפזרו לחלל בהשפעת החום של כדור הארץ המותך, פגיעת מטאורים ורוח השמש. עם זאת, מחקר שהתפרסם ב-2005 גורס כי קצב התפזרות המימן לחלל היה איטי מן המשוער וייתכן כי גם "האטמוספירה השנייה" כללה מימן.
שמאל|ממוזער|350px|ריכוז החמצן באטמוספירת כדור הארץ במיליארד השנים האחרונות
לאחר התקררות הדרגתית, קליפת כדור הארץ נוצרה במהלך התקופה שלפני 3.9-3.5 מיליארד שנים. במהלך תקופה זו התרחשה פעילות געשית אינטנסיבית אשר שחררה כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני ואדי מים. כמו כן, כדור הארץ ספג מטחים תכופים של שביטים אשר גם הם הכילו כמויות גדולות של מים. באופן זה נוצרה "האטמוספירה השנייה" של כדור הארץ, אשר הכילה, על פי המשוער, בעיקר חנקן ופחמן דו-חמצני. אטמוספירה זו לא הכילה כמעט חמצן (בשיעור אלפית ממה שקיים בעת המודרנית). על פי הערכות בתקופה זו לחץ האטמוספירי היה גבוה פי 60 עד 100 מהלחץ בעת המודרנית, והאטמוספירה הייתה דומה מאוד לאטמוספירה של כוכב הלכת נוגה. העדות המרכזית לכך הן הכמויות הגדולות של פחמן דו-חמצני, אשר כלוא בעת המודרנית במשקעי גיר שנוצרו באוקיינוסים, והיה חופשי באטמוספירה עד הופעת האוקיינוסים. סביר כי כמות גבוהה זו של פחמן דו-חמצני יצרה אפקט חממה משמעותי, אשר העלה את הטמפרטורה על כדור הארץ.
עם המשך ההתקררות של האטמוספירה החלו להתעבות אדי המים ליצירת אוקיינוסים אשר ספגו לתוכם את מרבית הפחמן הדו-חמצני. על פי עדויות מאובנים, החלה הופעה של ציאנו-בקטריות (אורגניזמים חד-תאיים בעלי יכולת לבצע פוטוסינתזה) בתקופה שלפני 3.5-3.3 מיליארד שנה. הופעתם של אורגניזמים אלו יצרה תהליכי פוטוסינתזה אשר גרמו לשחרור של חמצן לאטמוספירה. כמויות גדולות של חמצן נוצרו באופן זה, אבל ריכוז החחמן באטמוספירה עלה בצורה הדרגתית מאוד שכן רוב החמצן נקלט בתחילה על ידי מאגרי ברזל גדולים שעברו חימצון. באופן הדרגתי עלה כמויות הפחמן הדו-חמצני ירדו וריכוזי החמצן האטמוספירי עלו, בתהליך הידוע בשם אסון החמצן. תהליך זה הוא הכחדה המונית שהתרחשה לפני כ-2.4 מיליארדי שנים, ובה נכחדו כמעט כל המינים האל-אווירניים והתפתחו יצורים חיים אווירניים המסוגלים לשרוד בחמצן. הרכב האטמוספירה ליצירת האטמוספירה השלישית, הקיימת עד ימינו התאזן בזכות תהליכי נשימה או שריפה מחד (הפולטים פחמן דו-חמצני) ותהליכי פוטוסינתזה מצד שני (הסופגים פחמן דו-חמצני ופולטים אדי מים וחמצן) ריכוזי הגזים באטמוספירה מתאזנים באמצעות תהליכים נוספים ומקיימים מספר מחזורי חומרים - מחזור החמצן, מחזור הפחמן ומחזור המים.
החמצן הוא גז רדיקלי התוקף את התאים החיים ומצריך מנגנוני הגנה שונים בתאים כדי למנוע את פרוק התא. הופעת החמצן אפשרה את יצירת שכבת האוזון ואת התפתחותם של אורגניזמים צורכי חמצן. בהמשך התפתחו אאוקריוטים ותת קבוצה מתוכם התפתחה ליצורים רב תאיים.
ראו גם
מטאורולוגיה
ניסוי מילר-יורי
HAARP (תוכנית מחקר אמריקאית)
קישורים חיצוניים
תופשים אוויר, באתר מוזיאון המדע בירושלים
מה העובי של האטמוספירה? באתר סוכנות החלל הישראלית
איתמר קרבי, נעים להכיר, אטמוספרה, באתר מכון דוידסון למדע
הערות שוליים
קטגוריה:אטמוספירת כדור הארץ
קטגוריה:כדור הארץ
קטגוריה:מטאורולוגיה
קטגוריה:פוטוסינתזה
| 2024-10-18T13:16:20
|
גז
|
שמאל|ממוזער|250px|איור המדמה תנועת מולקולות גז
גז הוא מצב צבירה של החומר, בו המולקולות רחוקות אחת מהשנייה, המשיכה ביניהן נמוכה, והן נעות בחופשיות בהתאם לצורת הכלי בו הן נמצאות. גז, בדומה לנוזל, מסוגל לזרום. בניגוד לנוזל, לגז אין נפח קבוע, והוא נוטה להתפשט כדי למלא את כל הנפח שהוקצה לו (עיקרון אבוגדרו). האנרגיה הקינטית של גז גדולה מזו של נוזל או מוצק, אך קטנה מזו של הפלזמה.
המילה גז בשפת יום-יום מתייחסת לחומרים שבטמפרטורת החדר נמצאים במצב צבירה גזי.
מאפיינים
גזים נבדלים במשוואת המצב שלהם. ככל שהגז נמצא בטמפרטורה הקרובה יותר לטמפרטורת הרתיחה שלו, הוא קרוב יותר למצב הנוזל. בטמפרטורות נמוכות נוצרים קשרים חזקים יותר בין המולקולות. חוק אבוגדרו אומר שבתנאי לחץ וטמפרטורה שווים, כמות שווה של גז אידיאלי (גז תאורטי חסר נפח או לחץ פנימי) תתפוס את אותו נפח ולא משנה גודל המולקולה. עבור גזים בלתי אידיאליים, קשר זה, הקרוי משוואת המצב, משתנה. גז ון-דר-ולס הוא דוגמה לגז בלתי אידיאלי.
מולקולות הגז יכולות להיות בעלות מבנים מגוונים, המשפיעים על האנרגיה הפנימית של הגז. הגז יכול להיות למשל חד אטומי, כפי שנפוץ בגזים אצילים, דו-אטומי, למשל כלור, חמצן או חנקן, או בעל מבנה מורכב יותר, אשר עשוי לערב מבנה מרחבי, למשל מולקולת המים, שהיא תלת אטומית כפופה. למבנה מולקולת הגז יש השפעה על דרגות החופש שלה, כלומר על יכולת התנועה של האטומים במולקולה זה ביחס לזה. לגז חד אטומי אין דרגות חופש נוספות כלל, פרט למיקומה ומהירותה של המולקולה. בגז דו-אטומי, יכולים האטומים להתקרב ולהתרחק זה מזה, בדומה לקפיץ. זו דרגת חופש אחת. המיקום המרחבי של הקו המחבר את האטומים אינו משנה, מכיוון שאין למה להשוותו.
עבור גזים בעלי מספר רב יותר של אטומים, דרגות החופש סבוכות יותר. פרט למרחקים בין המולקולות, משנות גם הזוויות שבין הקווים המחברים את האטומים.
חלקיקי הגז נמצאים בתנועה מתמדת וביניהם הרבה ריק יחסית לנוזל ולמוצק בגלל תנועת חלקיקיו הגז נוטה להתפשט בחלל הנתון לו.
כמות הגז נמדדת במול מולקולות.
מקור השם
את המונח "גז" טבע הרופא והכימאי הפלמי, יאן בפטיסט ואן הלמונט במאה ה-17. הוא הסביר, בספר שהופיע ב-1648, לאחר מותו, שיצר מילה חדשה לאדי המים הנוצרים עקב קור האוויר, והתבסס על המילה היוונית כאוס (χάος), במובן רִיק (מצב העולם לפני הבריאה). ההגייה ההולנדית של שתי המילים דומה, כפי ששני המונחים דומים במהותם, טען ואן הלמונט.
כך עברה המלה GAS לשפות אירופה האחרות.
דוגמאות לגזים נפוצים
חמצן
חנקן
פחמן דו-חמצני
מתאן
בוטאן (גז בישול)
הליום
מימן
ראו גם
גז אידיאלי
גז אציל
גז טבעי
התאוריה הקינטית של הגזים
מכשיר קיפ - מתקן להפקת גז
קישורים חיצוניים
*
קטגוריה:מצבי צבירה
קטגוריה:כימיה פיזיקלית
| 2024-06-27T12:45:38
|
מוצק
|
שמאל|ממוזער|250px|קרח יבש
מוצק הוא אחד ממצבי הצבירה של החומר, להבדיל מנוזל או גז, שגם הם מצבי צבירה.
זהו מצב הצבירה הצפוף והקשה ביותר בו המולקולות של החומר קרובות האחת לשנייה יותר מאשר בשני מצבי הצבירה האחרים. אף על פי שאין היפרדות בין החלקיקים, מתרחשות תנודות של כל אטום, שבהן הוא רועד ומתנגש בשאר האטומים שלידו. לחומרים במצב מוצק יש צורה מוגדרת (להבדיל מנוזל ומגז שלהם אין צורה מוגדרת – הם מקבלים את צורת הכלי שבו הם נמצאים) ונפח שאינו תלוי בצורת הכלי (בדומה לנוזל, אך להבדיל מגז).
כדי להפוך מים למצב מוצק (קרח), צריך להגיע לנקודת הקיפאון (C° 0) בלחץ של אטמוספירה אחת. (בדומה להפיכת המים למצב גז שמתחיל בנקודת הרתיחה C° 100).
יש מוצקים הזקוקים לחום קיצוני כדי לעבור למצב נוזלי (למשל ברזל), יש מוצקים שמספיק בחום אש רגילה כדי להפוך אותם לנוזלים (למשל שעווה), ויש מוצקים שכבר בטמפרטורה של כ־C° 80- יהפכו לגז (קרח יבש).
מבנה
רוב החומרים במצב מוצק הם גבישיים, כלומר האטומים בהם מסודרים. מרבית החומרים הגבישיים הם רב-גביש, כלומר מורכבים ממספר רב של גבישים קטנים, בגדלים וכוונים שונים. לעומתם גבישים יחידים נמצאים בטבע (אבני חן מסוימות) וגם מגודלים בתעשייה לצרכים שונים, כמו גבישי צורן (סיליקון) למעבדי מחשבים.
קיימים גם מוצקים אמורפיים (לא מסודרים, למשל זכוכית). לחומרים אמורפיים אין נקודת התכה, כלומר אין להם טמפרטורה מדויקת שבה הם הופכים לנוזל, אלא טווח טמפרטורות שבו משתנות התכונות של החומר עד לנוזל מובהק.
חקר המוצק
בפיזיקה, חקר תכונותיהם של מוצקים קרוי פיזיקת מצב מוצק. מסגרת זו כוללת חקר מוליכים למחצה ומוליכות על.
הנדסת חומרים עוסקת בעיקר בתכונותיהם של מוצקים, כגון חוזק ושינוי מצב צבירה, וחופפת במידה רבה לפיזיקת מצב מוצק.
כימיית מצב מוצק חופפת לשני התחומים הללו, אך מתמקדת בעיקר בסינתזה של חומרים חדשים.
קישורים חיצוניים
קטגוריה:מצבי צבירה
קטגוריה:פיזיקה של חומר מעובה
קטגוריה:תרמודינמיקה
| 2024-07-16T06:26:32
|
נוזל
|
ממוזער|250px|מים הנוזלים מברז
ממוזער|נוזלים מקבלים את צורת כלי הקיבול שלהם
נוזל הוא מצב צבירה בו נפח החומר נקבע על-פי תנאי הטמפרטורה והלחץ בהם הנוזל שרוי, ואשר צורתו בצדדיו נקבעת לרוב לפי צורת הכלי בו הוא נתון.
מים, בנזין וחלב הם דוגמאות לנוזלים מוכרים מחיי היומיום של בני האדם.
אם נוזל נמצא במנוחה בשדה אחיד של כוח המשיכה או בתאוצה קבועה, הלחץ ההידרוסטטי בכל נקודה לאורך ציר הגובה של הנוזל נקבע לפי חוק פסקל:
כאשר היא צפיפות הנוזל או המסה הסגולית שלו, כלומר המסה ליחידת נפח (בהנחה כי היא קבועה), הוא עומק הנקודה תחת פני הנוזל ו-היא תאוצת הכובד באותו מקום או התאוצה באותו המקום. ביטוי זה נותן את הלחץ ההידרוסטטי בלבד, בכל נקודה בתוך הנוזל. יש להתחשב בלחץ האוויר השורר באותו מקום כדי לקבל את הלחץ הכולל (למשל, בגובה פני הים לחץ האוויר הוא אטמוספירה אחת).
לנוזלים יש מתח פנים, (מושג המתאר את התנהגות פני השטח של נוזלים כיריעה אלסטית ומושפע מכוח המשיכה ההדדי בין מולקולות החומר שעל פני הנוזל), ונימיות. לרוב הם מתפשטים כאשר הם מחוממים, ומתכווצים בקירור. החריג הבולט והחשוב ביותר בטבע מבחינה זו הוא המים. בגובה פני הים המים מתכווצים תוך כדי ירידת הטמפרטורה שלהם עד ל-C° 4 ואז מתפשטים (הנפח שלהם ליחידת מסה גדל) עד ל-C° 0 ומכאן חוזרים ומתפשטים בתור מוצק (האנומליה של המים). עצמים הטבולים בנוזל נתונים להשפעה של כושר ציפה (buoyancy).
נוזלים הופכים לגז בנקודת הרתיחה האופיינית להם, התלויה בלחץ האוויר, ובנקודת הקיפאון הופכים למוצק. לדוגמה, נקודת הרתיחה במקומות גבוהים יורדת, משום שבמקומות אלה לחץ האוויר נמוך יותר. מאותה סיבה, בסיר לחץ בו מתבצע הבישול על פי רוב בלחץ של 4 אטמוספירות, טמפרטורת הרתיחה עולה, מה שמקצר את זמן הבישול.
בתהליך זיקוק נוזלים יכולים להיפרד אחד מן השני, מאחר שהם מתאדים כל אחד לפי נקודת ההרתחה שלו. קוהזיה בין מולקולות של נוזל אינה מספקת כדי למנוע מפני השטח הגלויים מלהתאדות.
מחקר התכונות של נוזלים היה רווח במאות ה-17 וה-18, בייחוד באיטליה ובצרפת. במדינות אלה התפתחו ענפי ההידרוסטטיקה וההידרודינמיקה המתארים את משוואות המצב של נוזל ואת תנועתו. ידועה במיוחד תרומתם של משפחת ברנולי לפיתוח תורת הנוזלים. למחקר זה היו גם השלכות מעשיות חשובות מאוד: הבוכנה ההידראולית, שכיום רוב המכונות הגדולות והציוד המכני ההנדסי משתמשים בהן מבוססות על עקרון שימור הלחץ בנוזל ניוטוני (נוזל אי-דחיס וחסר צמיגות). הבוכנה ההידראולית היא אחד הכלים היעילים ביותר הקיימים להפקת כוח גדול באמצעות הפעלת כוח קטן (יתרון מכני).
כאשר החלו מחקרים תרמודינמיים על הגז התגלה הקשר שבין שני מצבי הצבירה והחלה להתפתח תורה אטומיסטית המסבירה את תכונות הגז ונוזל באמצעות ההנחה שהם מורכבים ממולקולות.
ראו גם
מצבי צבירה אחרים של החומר: מוצק, גז, פלזמה, נוזל-על, עיבוי בוז-איינשטיין ועוד
התאדות
הידרוסטטיקה
הידרודינמיקה
משוואת ברנולי
צמיגות
הידראוליקה
משורה – כלי המשמש למדידת נפח של נוזלים
לקריאה נוספת
יעקב פרלמן, פיזיקה להנאתך, פרוינד, 1995
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:מצבי צבירה
קטגוריה:הידרודינמיקה
| 2024-09-09T06:12:00
|
סופת רעמים
|
ממוזער|שמאל|270px| ענן מדף מתחבר עם סופת רעמים מעל אנסחדה, הולנד.
ממוזער|שמאל|270px|השמש השוקעת מאירה ראש ענן סופת רעמים קלאסי בצורת סדן, מזרח נברסקה, ארצות הברית.
סופת רעמים (גם סופת ברקים או סופת רעמים וברקים) היא מזג אוויר סוער, המאופיין בברקים ורעמים הנלווים לסערה, הנוצרת בענני קומולונימבוס.
הברק הוא תופעה אקלימית שבמהלכה נפרק חשמל סטטי הנמצא בעננים. הוא נראה לעין כפרץ אור עז ובעודו מחמם במהירות את האוויר סביבו, לטמפרטורה של למעלה מ-27,000 מעלות צלזיוס, הוא יוצר גל קול חזק המכונה רעם. הברק והרעם נוצרים יחדיו, אבל הרעם נע באוויר במהירות הקול שהיא קצת יותר מ-1,200 קילומטרים בשעה. הברק, לעומת זאת, הוא גל אור שנע במהירות הגבוהה ביותר בטבע – 300 אלף קילומטרים בשנייה! ההבדל הגדול שבין מהירות האור למהירות הקול, גורם לכך שהרעם מגיע אל הצופה זמן מה לאחר הופעת הברק. משך הזמן שבין הברק לרעם גדל ככל שהברק נוצר רחוק יותר מהצופה.
סופת רעמים מתרחשת רק כאשר האוויר אינו יציב. בדרך כלל הן מלוות בגשם כבד ולעיתים גם ברוח, ברד וטורנדו חזקים. בחודשי החורף, ירידת שלג יכולה להתרחש בעת סופת רעמים.
קישורים חיצוניים
קטגוריה:מטאורולוגיה
קטגוריה:סופות
קטגוריה:ברק
קטגוריה:רעם
| 2024-03-23T10:47:51
|
עננים
|
REDIRECT ענן
| 2005-03-31T19:53:46
|
ענן
|
ממוזער|250px|תהליך התהוות עננים.
שמאל|ממוזער|250px|עננים בצבע
250px|ממוזער|עננים בגבהים שונים, מעל ומתחת לפסגת הר החרמון
250px|ממוזער|השתקפות העננים על חול הים
ענן (נקרא גם עב, נָשִׂיא) הוא ריכוז טיפות מים או גבישי קרח מיקרוסקופיים, אשר התהוו כתוצאה מתהליך התעבותם של אדי מים הנמצאים במצב רוויתי בנוכחות גרעיני התעבות.
היווצרות
השמש מחממת את האוקיינוסים וריכוזי מים אחרים ובכך גורמת להתאדות של מים וליצירת לחות. אדים אלו מטפסים גבוה באטמוספירה. הקור באטמוספירה בהיעדר גרעיני התעבות אינו מספיק לגרום להתעבותם של האדים. גרגרי אבק וחלקיקים אחרים באטמוספירה בטמפרטורה נמוכה באים במגע עם האדים וגורמים להתעבותם וליצירת טיפות מים וחלקיקי קרח מיקרוסקופיים אשר הם העננים.
תהליך זה לבדו אינו גורם להיווצרות עננים מורידי גשם אשר רק בתוספת אילוץ מכני שיגרום לעלייה מאסיבית של אוויר כלפי מעלה, יכולים להיווצר. עלייה כזאת יכולה לקרות עקב מערכת מזג אוויר שנקראת שקע ברומטרי, אשר מופיעה מעל הים התיכון בחודשי החורף (הסיבה לירידת גשם בחורף). כדי שטיפונות הענן יגיעו לגודל מספיק גדול על מנת שהן יהיו מספיק כבדות כדי לרדת כגשם, מתרחש תהליך של התנגשויות, טיפונות הענן מתנגשות זו בזו ובחלקיקי קרח אחרים וכך הן מתלכדות וגדלות. יעילות ההתנגשות תלויה ביחס גודלי הטיפות, בריכוז הטיפות ובטרבולנציה השוררת בענן.
מרכז הענן מאופיין בדרך כלל בזרמים אנכיים עולים ואילו צידי הענן מאופיינים בדרך כלל בזרמים אנכיים יורדים. כאשר טיפה עולה במעלה הענן היא יכולה לקפוא בדרך ולהפוך לגראופל או ברד. וכאשר החלקיקים הקפואים ירדו, יכולה להתרחש המסה והם יהפכו לטיפת מים.
סיום חיי הענן יתרחש כאשר כל הטיפות וחלקיקי הקרח ירדו בצורת גשם ו/או התאדו בגלל שהענן יגיע לאזור עם לחות נמוכה.
היווצרות ענן על ידי הרים
שמאל|ממוזער|250px|תרשים המתאר היווצרות ענן כתוצאה מהר
ענן כמעט ולא יכול להיווצר על ידי אוויר קר בלבד, אלא נדרש גורם מעבה אחר. הר יכול להוות גורם כזה בתהליך המכונה עננות אורוגרפית, ולכן פעמים רבות רואים עננים מעל ההרים. אוויר לח המצוי באוויר מתחיל לטפס כלפי מעלה, כאשר יש הר באזור, האוויר הלח והחם בא במגע עם ההר הקר וגורם להתעבות הלחות וליצירת ענן.
פאזת הקרח
בגובה פני הקרקע, מים קופאים בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס. עם זאת, עננים גבוהים יכולים להכיל מים לא קפואים אף בטמפרטורה של מינוס 38 מעלות. תופעה זו מתרחשת מכמה סיבות: הראשונה היא שבגובה רב, הלחץ באוויר נמוך יותר ודרושה טמפרטורה נמוכה יותר כדי לגרום למים לקפוא. בנוסף, התכונות הפיזיקליות של מסות מים קטנות, שונות מאשר תכונות של מסות מים גדולות בגלל המתח פנים. כאשר הטמפרטורה יורדת מתחת לבערך מינוס 10 באזור הגבוה של עננים ערימתיים טיפות המים מתחילות לקפוא. על מנת שטיפות מים תקפאנה הן זקוקות לגרעין קיפאון כשם שאדי מים צריכים גרעיני התעבות בשביל להפוך לטיפות מים. גרעיני הקיפאון מזרזים את התהליך אצל טיפות המים ומגבשים אותן לקרח. הקרח דומה בגודלו לטיפות המים, הזעירות אך שונות בגודלן. בהימצאות גרעיני קרח בענן, בטווח טמפרטורות מסוים, יש להיווצרות גבישי קרח יתרון על יצירת טיפות מים בחינת מהירות הגידול, עקב ההבדל בלחץ האדים הדרוש להחזקת גביש קרח לעומת טיפת מים, מצב זה מתואר על ידי תהליך ברגרון.
מטען חשמלי
עננים עם פאזה מעורבת, כלומר שיש בהם גם טיפות מים וגם חלקיקי קרח, יכילו מטען חשמלי בעקבות התנגשויות בין החלקיקים השונים. זהו מטען חשמל סטטי, וכאשר עוצמתו תעבור ערך סף מסוים תהיה התפרקות חשמלית אשר קרויה ברק. ישנם מספר סוגי ברקים, ברקים בין העננים לקרקע, ברקים בין שני עננים שונים וברקים בין אזורים שונים באותו הענן. הברקים יכולים להיות חיוביים או שליליים לפי המטען הגורם להתפרקות. ישנם גם ברקים שעולים מהענן לשכבות העליונות של האטמוספירה והם נקראים שדוני ברקים.
סיווג העננים
באופן קלאסי נהוג למיין את העננים לשלוש רמות סיווג עיקריות.
גובה הענן ובסיס ההשתרעות האנכית אם קיימת יוצר הבחנה בין שלוש קבוצות עננים -
עננים נמוכים עד 2,500 מטר לערך.
עננים בינוניים המכונים גם "אלטו" וממוקמים בגובה של בין 2,500 ל-5,000 מטר בקירוב.
עננים גבוהים המכונים גם "צירוס" וממוקמים בגובה של מעל ל-5,000 מטר.
אופי ההתהוות וההשתרעות האנכית של הענן יוצר הבחנה בין שתי קבוצות עננים שונות -
עננים ערמתיים המכונים גם ענני "קומולוס" ומאופיינים בהתפתחות אנכית מובהקת, ומאפיינים את מצבי אי יציבות אטמוספירית המלווים בהתכנסות חריפה.
עננים שכבתיים המכונים גם ענני "סטרטוס" ומאופיינים בשטיחות ובהיעדר התפתחות ממשית, שבמקרים רבים מעידים על יציבות יחסית וקיומה של שכבת אינוורסיה.
יכולות הענן להוריד משקעים, ענן שמוריד משקעים מכונה "נימבוס".
שמאל|ממוזער|250px|ענני צירוס ואלטוקומולוס
כל ענן מוגדר על פי סוגו בכל אחת מקבוצות הסיווג, לרוב, שילוב של שלוש רמות סיווג אלו מהווה את שמו המקובל של הענן. כך למשל, "אלטוקומולוס" הוא ענן בינוני ערמתי, "אלטוסטרטוס" הוא ענן בינוני שכבתי, "צירוקומולוס" הוא ענן גבוה ערמתי ו"צירוסטרטוס" הוא ענן גבוה שכבתי. כל העננים הנמוכים הם ערמתיים, לכן בכל שמותיהם מופיע "קומולוס" אך לא מוזכר בהם מאפיין הגובה. כך, למשל, "קומולונימבוס" הוא ענן נמוך ערמתי שמוריד משקעים, "סטרטוקומולוס" הוא ענן נמוך ערמתי שנבלם באינוורסיה ו"קומולוס" הוא ענן נמוך ערמתי, גובהם של כל עננים אלה לא מוזכר בשמותיהם. יש עננים שלא כל רמות הסיווג שלהם מוזכרים בשמם. כך, למשל, "נימבוסטרטוס" הוא ענן שכבתי בינוני שמוריד משקעים וגובהו לא מוזכר בשמו, לעומת זאת "צירוס" הוא ענן גבוה ערמתי שנבלם באינוורסיה וסיווג זה לא מוזכר בשמו.
ענני קומולוס (ערמה)
שמאל|ממוזער|250px|גובה העננים
עננים נמוכים
קומולוס - ענן ערמתי נמוך הידוע בכינוייו "ענני כבשה", "ענני כרובית", "ענני צמר" ועוד.
קומולונימבוס - ענן סופת רעמים המוריד בדרך כלל גשמים עזים או ברד.
סטרטוקומולוס - ענן בעל מבנה ערמתי שנראה שכבתי כאשר הוא נבלם באינוורסיה נמוכה וצורתו היא של גושים או גלילים משוננים.
עננים בינוניים
אלטוקומולוס - ענן ערמתי בינוני שמורכב משורות רבות של גושי קרח ומים קטנים.
עננים גבוהים
שמאל|ממוזער|250px|ענן אלטוקומולוס.
250px|ממוזער|עננים גולשים למכתש רמון
צירוקומולוס - ענן ערמתי גבוה המורכב מכדוריות או אדוות קרח רבות מאוד.
צירוס - ענן בעל מבנה ערמתי שנראה שכבתי כאשר הוא נבלם באינוורסיה גבוהה והוא מופיע בצורת חוטי קרח דקים ולבנים שלעיתים קרובות דמויי שיער או חוטי משי (נקרא לעיתים ענן נוצה).
ענני סטרטוס (שכבות)
עננים בינוניים
אלטוסטרטוס - ענן שכבתי בגובה בינוני שלעיתים (בעיקר באירופה) מוריד גשם.
סטרטונימבוס - ענן שכבתי בינוני המוריד בדרך כלל גשם חקלאי (גשם דק) או שלג.
עננים גבוהים
צירוסטרטוס - ענן שכבתי גבוה היוצר לעיתים קרובות הילה סביב השמש.
שבר ענן
שבר ענן - מצב של ממטרים עזים, אבני ברד גדולות. במקרים קיצוניים יכולה להיווצר סופת טורנדו מלווה ברעמים מחרישי אוזניים.
במקורות
שומרית: בהגיית 'עֲבְּאֻנוּ' abbununnu בהוראת יום-אפלולי. סורית נוֹנוֹאְ ܥܢܳܢܳܐ. ארמית: 'עֲנָנָא' . ערבית: 'ענאן' عنان . הענן מופיע במקרא כשם כולל לתופעות הקשורות בהתעבות האוויר במילים כגון: עב, ערפל, נד-מים ('עַמּוּד-עָנָן'), עשן פולחני ('עֲנַן-הַקְּטֹרֶת'), ועוד. המילה ענן מופיעה במקרא 90 פעמים כתופעת טבע שאינה בהכרח קשורה לגשם, מתוכן שלוש פעמים בזיקה עקיפה לגשם, ורק בפעם אחת בזיקה ישירה לגשם. לפיכך אין הענן המקראי זהה לחלוטין לתפיסת הענן בתקופה המודרנית, שכן ברובם המכריע של המקרים, אין מדובר בתופעה הקשורה בהכרח בירידת ממטרים.
ראו גם
סינופטיקה
ערפל
לחות
ענן משפך
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
*
קטגוריה:מטאורולוגיה
קטגוריה:מים
קטגוריה:משקעים
| 2024-05-04T07:11:52
|
קומולונימבוס
|
שמאל|ממוזער|500px|ענן קומולונימבוס
קוּמוּלוֹנִימְבּוּס ('Cumulonimbus', בעברית: 'עב חשרה' או ענן סופת רעמים) הוא ענן משקעים ערמתי (ומכאן שמו: תחילית קומולוס שמציינת ערמה, וסופית נימבוס שמציינת משקעים) שבסיסו בגובה נמוך והוא מגיע עד לשכבת אינוורסיה בקרבת הטרופופאוזה (אזור יציב מאוד באטמוספירה, המגדיר את הגבול בין שכבתה הנמוכה ביותר ובין הבאה אחריה). התופעות המלוות את ענן הקומולונימבוס הן גשם, ברד, שלג, ברקים ורעמים ואף טורנדו. ענן קומולונימבוס נוצר כאשר האטמוספירה אינה יציבה.
המבנה הבסיסי של קומולונימבוס הוא בסיס, זרם אוויר עולה/יורד, סדן (ראש הענן) וכיפה. צמרת הענן מקבלת צורת סדן כזו מפני שהטרופופאוזה חוסמת את ההתפתחות האנכית של הענן (בגובה 9–17 ק"מ), והענן מתפתח אופקית. לעיתים, כאשר זרם האוויר העולה חזק מספיק, הוא מצליח לפרוץ את הטרפופאוזה ואז נוצרת מעל הסדן מעין כיפה בחלק התחתון של הסטרטוספירה.
קומולונימבוס מתפתח כאשר נוצר זרם אוויר עולה המזין אותו ו"מרים" אותו לגובה. כאשר אותו קומולונימבוס הגיע לדרגה מפותחת מספיק, הוא מתחיל להוריד משקעים - המשקעים הם אלה המהווים את זרם האוויר היורד. אם זרם האוויר העולה אינו חזק מספיק כדי להמשיך להזין את הענן בלחות, זרם האוויר היורד ימוטט את הענן. קומולונימבוס מתפתח מענן קומולוס דחוס מפותח (Cumulus congestus), ויכול להתפתח כחלק מתא-על. ככל שענן הקומולונימבוס צומח יותר לגובה והוא עבה יותר כך סופות הרעמים תהיינה חזקות ותכופות יותר ויותר.
קומולונימבוס יכול להופיע בתאים בודדים, באוסף עננים, לאורך חזית קרה. הטיסה בתוך ענני קומולונימבוס מסוכנת מאוד, עקב חשש של פגיעת כדורי ברד גדולים וכן טלטולים כתוצאה מהזרמים האנכיים.
ענן קומולונימבוס מסומן בקיצור Cb.
הופעה
ענני קומולונימבוס בדרך כלל מלווים בענני קומולוס בינוניים, המתפתחים אנכית, ותורמים לצורת הפטרייה של הקומולונימבוס. בסיס הענן משתרע על פני קילומטרים ונמצא בגבהים נמוכים ובינוניים - מגובה של בערך 200 מ' ל-4,000 מ'. פסגות מגיעות בדרך כלל ל-6,000 מ', אך יכולות במקרים קיצוניים להגיע גם ל-23,000 מ'. קומולונימבוסים מפותחים כהלכה מאופיינים בפסגה שטוחה דמוית סדן, הנגרמת על ידי גזירת רוח או אינוורסיה בקרבת הטרופופאוזה. שלוחת הסדן עשויה להקדים את הרכיב האנכי של הענן בקילומטרים רבים, ולהיות מלווה בברקים. לעיתים קרובות, חבילות אוויר עולות מצליחות לחדור דרך שכבת שיווי המשקל היציבה, וליצור פסגה כיפתית. בעת פעילות אנכית ענפה, הענן יכול לעבור דרך שלושת אזורי העננים (נמוך, בינוני וגבוה). אפילו הקומולונימבוס הקטן ביותר מגמד את העננים השכנים לו בהשוואה.
סוגים
קומולונימבוס קירח (Cumulonimbus calvus) - ענן בעל פסגה תפוחה, בדומה לקומולוס דחוס (cumulus congestus) שממנו הוא מתפתח; תחת התנאים המתאימים יכול להפוך לקומולונימבוס שעיר (cumulunimbus capillatus).
קומולונימבוס שעיר (Cumulunimbus capillatus) - ענן עם פסגה סיבית, דמוית צירוס.
מאפיינים נוספים
ענני משנה הקשורים בקומולונימבוס
עננים קשתיים (Arcus, כוללים ענני גלילה ומדף) - עננים נמוכים ואופקיים. היווצרותם קשורה בקצה המוביל של זרם הסופה.
עננים סדניים (incus, לקומולונימבוסים שעירים בלבד) - קומולונימבוס עם פסגה שטוחה דמוית סדן סיבי, הנוצר על ידי גזירת רוח, כשזרמי האוויר העולים פוגעים בשכבת האינוורסיה, הטרופופאוזה.
ענני דדים (mammatus) - עננים המורכבים מבליטות דמויות בועות בחלקם התחתון.
ענני טלאי (pannus) - נלווים לשכבות התחתונות של עננים המורידים משקעים. נקרעו מעננים אחרים מסביבתם.
ענני פטרייה (pileus, לקומולונימבוסים קירחים בלבד) - כיסוי קטן דמוי פטרייה מעל ענן האב.
ענני צינור (tuba) - עמוד היוצא מבסיס הענן, ועשוי להתפתח לענן משפך.
ענני צעיף (velum) - שכבה דקה אופקית, הנמצאת בגובה מרכז הענן.
מאפיינים הקשורים במשקעים
משקעים המגיעים אל הקרקע (Praecipitatio).
משקעים שאינם מגיעים לקרקע - וירגה.
התנאים הדרושים להיווצרות קומולונימבוס
שמאל|ממוזער|200px
לחות מספקת בכל שכבות נוכחותו (שהרי בסיסו נמוך וראשו גבוה)
אינדקס סופות רעמים - פרמטר זה הוא בעצם הפרש הטמפ' בין שכבת 500 מיליבר ושכבת 850 מיליבר. ככל שהפרש זה גדול יותר, תרמיקות רבות יותר ינועו מעלה מהר יותר, ויהוו בעצם את זרם האוויר העולה והמזין של הענן.
אפיקיות בכל שכבות האטמוספירה - אפיקיות (שקע ברומטרי) בשכבות האטמוספירה מעודדת התפתחות עננים ערמתיים שכן בשקע האוויר עולה מעלה. קומולונימבוסים יכולים להיווצר גם ללא אפיקיות אם אינדקס סופות הרעמים גדול מספיק כדי להתגבר על התמוככות האוויר ברמה ברומטרית.
תא על
שמאל|ממוזער|200px|תא על
קומולונימבוס בודד מכונה "תא". תא-על (Supercell) הוא קומולונימבוס אשר התפתח בתנאים המאפשרים לזרמים העולים והיורדים בו להפרד. כמו שהוסבר קודם, הזרם היורד הוא זה הממוטט את הקומולונימבוס (מפני שהוא חוסם את הזרם העולה), לכן, בתא על, כאשר מבוצעת הפרדה, הזרם העולה חזק הרבה יותר והקומולונימבוס יכול, באופן תאורטי, לחיות לעד.
התנאים הדרושים לתא על, בנוסף לתנאים שהוזכרו קודם הם גזירת רוח של 90 מעלות בין השכבות, כמו גם שטח מישורי גדול (שכן כאשר קומולונימבוס "מטפס" על הר, יציבותו מתערערת). תאי על נפוצים מאוד במישורים הרחבים בארצות הברית.
תאי על מלווים פעמים רבות בסופות ברד, גשמים עזים, רוחות חזקות ופרצי רוח. תאי על נחשבים לסוג העננים האלים ביותר והסבירות שיביאו לטורנדו היא הגבוהה ביותר מכל העננים האחרים.
בארץ ישראל
בסתיו
שמאל|ממוזער|250px|ענן הקומולונימבוס מתנשא משכבת הטרופוספירה עד לשכבת הטרופופאוזה, שם, האוויר יציב מכדי להכיל עננים, הענן מפסיק לטפס ונוצר הסדן. באזור זה נושבות רוחות הרום אשר מניעות את הסדן כך שהחלק העליון של הענן "עוקף" את חלקו התחתון.
כאשר מתרחש אפיק ים סוף בסתיו, ענני קומולונימבוס, עבים יותר מאשר בחורף במהלך של חזית קרה. הסיבה היא עוביה הרחב יותר של שכבת הטרופוספירה מעל אזור המזרח התיכון בחודשי הסתיו ביחס לחורף. כאשר הטרופוספירה עבה, ענן הקומולונימבוס עשוי להיות עבה יותר.
באזור קו המשווה, עובי האטמוספירה רב יותר. ככל שמתקרבים לקטבים האטמוספירה נהיית דקה יותר. כך שבקוטב עובי הטרופוספירה הוא חצי מעובי השכבה באזור קו המשווה. לכן, העננים באזור קו המשווה עבים יותר מאשר שאר כדור הארץ.
בקיץ, חגורות הלחץ האטמוספיריות ושל זנית השמש מצפינה, ומדרימה בחורף. כך, בקיץ, עוביה של האטמוספירה מעל ישראל רחב יותר. בסתיו, ממשיכה השכבה להישאר עבה, וכשיש תנאים לא יציבים ולחות צומחים ענני קומולונימבוס מפותחים ועבים.
ענני הקומולונימבוס יכולים להגיע עד קצה שכבת הטרופוספירה ולבסוף להפסיק את הצמיחה ולהתיישר בחלק העליון. החלק הזה של הענן, בעל צבע בהיר. בנוסף, הרוחות העליונות החזקות גורמות לחלק זה של הענן לנוע מהר יותר כך שחלק זה של הענן מקדים את יתר הענן.
ראו גם
קומולוס
סופת רעמים
מטאורולוגיה - מונחים
ויליאם רנקין
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:עננים
| 2023-08-23T02:11:14
|
קומולוס
|
alt=|ממוזער|250x250px|ענני קומולוס נמוכים, ניתן לשים לב שקצותם ברורים
קומולוס הוא סוג של ענן ערימה נמוך המתפתח אנכית ושקצותיו מוגדרים היטב. סימולו Cu.
בלטינית "קומולו" (Cumulo) פירושו ערימה. ניתן לתאר עננים אלה כנפוחים וכדמויי כותנה בהופעתם, והם בדרך כלל בעלי בסיסים שטוחים. מרחק ענני הקומולוס מהקרקע הוא בדרך כלל פחות מ -3,000 מטר, אלא אם כן מדובר בקומולוס מפותח (או דחוס, cumulus congestus) המתפתח אנכית אף יותר. ענני קומולוס עשויים להופיע בודדים, בשורות, או בקבוצות.
הימצאותם לעיתים קרובות מבשרת על סוגים אחרים של עננים, כגון קומולונימבוס - עם רמזים מגורמי מזג אוויר נוספים, כגון חוסר יציבות, לחות וגרדיינט טמפרטורה. בדרך כלל, ענני קומולוס אינם מביאים משקעים משמעותיים, אך הם יכולים להתפתח לקומולוס מפותח או קומולונימבוס נושאי משקעים. קומולוסים יכולים להיווצר מאדי מים, טיפונות מים בקירור יתר, או גבישי קרח - תלוי בטמפרטורת הסביבה. הקומולוסים מתקיימים בתתי צורות שונות, ובאופן כללי מקררים את כדור הארץ על ידי החזרת קרינת השמש. ענני קומולוס הם חלק מהקטגוריה הגדולה של ענני ערימה חופשיי קונבקציה (free-convective cumuliform clouds), הכוללים ענני קומולונימבוס. לפעמים הקומולונימבוס מסווג בנפרד בקבוצת "קומולונימבוסיים" (cumulonimbiform) בשל המבנה המורכב יותר שלו, שכולל לעיתים קרובות בחלקו העליון ענן צירוס או סדן. יש גם עננים קומולוסיים שנוצרים בתנאים של קונבקציה מוגבלת ומייצרים סטרטוקומולוס (עם מאפיין שכבתי - נמוך), אלטוקומולוס - ענני כבשים (בינוני) וצירוקומולוס (גבוה). שלושת הסוגים האחרונים מאופיינים לעיתים כסטרטוקומולוסיים.
היווצרות
ממוזער|300px|ענני קומולוס נוצרים מעל נהר קונגו
ענני קומולוס נוצרים כתוצאה מקונבקציה באטמוספירה - כשאוויר המתחמם בקרקע מתחיל לעלות. כשהאוויר עולה, הטמפרטורה שלו יורדת (על פי מפל הטמפרטורה באטמוספירה), וגורמת ללחות היחסית לעלות. אם הקונבקציה מצליחה להביא את הלחות היחסית ל-100%, מתחיל השלב האדיאבטי הלח - המתבטאת בהתמתנות הירידה בטמפרטורה עם הגובה. בשלב זה משוב חיובי מתפתח: מאחר שהלחות היחסית מעל 100%, אדי מים מתעבים, משחררים חום כמוס, מחממים את האוויר ומעודדים את המשך הקונבקציה.
בשלב זה, אדי מים מתעבים על גרעיני התעבות שונים המצויים באוויר, ויוצרים ענני קומולוס. תהליך זה אחראי לצורה התחתית הנפוחה והשטוחה האופיינית הקשורים לענני קומולוס. גודל הענן תלוי בפרופיל הטמפרטורה של האטמוספירה ובנוכחותן של אינברסיות (היפוך - שכבת אוויר חם מעל אוויר קר). במהלך הקונבקציה, האוויר שמסביב נישא יחד עם הזרם התרמי, והמסה הכוללת של האוויר הנוסק עולה. גשם נוצר בענן קומולוס באמצעות תהליך הכרוך בשני בשלבים שאינם מובחנים. השלב הראשון מתרחש לאחר שהטיפות מתגבשות על גרעיני ההתעבות השונים. אירווינג לאנגמיור כתב שמתח פנים בטיפות המים מאפשר לחץ גבוה מעט יותר על הטיפה, עובדה המקטינה את לחץ האדים קמעא. הלחץ המוגבר מוביל להתאדות הטיפות, וששאר אדי המים מתעבים על הטיפות הגדולות יותר. בשל גודלן הקטן מאוד של טיפות המים המתאדות, תהליך זה הופך במידה רבה חסר משמעות לאחר שהטיפות גדלו לכ-20 עד 30 מיקרומטר, והשלב השני הופך שולט. בשלב הספיחה, טיפת גשם מתחילה לרדת, מתנגשת בטיפות אחרות וכך טיפת גשם גדלה.
תיאור
ממוזער|left|200px|ענני קומולוס כפי שנראים במבט עלי
נמצא כי צפיפות טיפות המים בתוך ענן קומולוס משתנה עם הגובה, ואינה קבועה לכל אורכו. אם נניח כי ממש מתחת לבסיס הענן, הריכוז הוא אפס גרם של מים נוזליים לכל קילוגרם של אוויר, ככל שנגביה, הריכוז יגיע במהרה לריכוז המרבי, בסמוך לאמצע הענן. הריכוז המרבי הוא 1.25 גרם מים לקילוגרם אוויר. הריכוז יורד באטיות עד שעולים לרום הענן, שם מגיע שוב לאפס.
ענני קומולוס עשויים להסתדר בשורות המשתרעות על פני 300 ק"מ. שורות אלה מכסות שטחים נרחבים ויכולות להיות רצופות או שבורות. הן נוצרות כאשר גזירת רוח גורמת לסירקולציה אופקית באטמוספירה, ומייצרת שורות עננים ארוכות וצינוריות. בדרך כלל הן נוצרות במהלך מערכות לחץ גבוה, למשל לאחר חזית קרה.
ממוזער|right|200px|ענני קומולוס בינוניים (cumulus mediocris)
הגובה שבו נוצר הענן תלוי בכמות הלחות בזרם האוויר החם שיוצר את הענן. אוויר לח, בדרך כלל יגרום לבסיס ענן נמוך. באזורים ממוזגים, בסיס הקומולוס הוא בדרך כלל מתחת ל-550 מטרים מפני קרקע, אך יכול להגיע עד ל-2,400 מטרים. באזורים צחיחים והרריים, גובה בסיס הענן יכול להגיע אף ל-6,100 מטרים.
ענני קומולוס מורכבים מגבישי קרח, טיפונות מים, טיפונות מים בקירור יתר, או שילוב של כל אלה. טיפונות המים נוצרות כאשר אדי מים מתעבים על גרעין התעבות, והן עשויות להתגבש לטיפות גדולות יותר. באזורים ממוזגים, נצפו בסיסי הענן בין 500 ובין 1,500 מטרים מעל פני קרקע. טמפרטורת עננים אלה הייתה בדרך כלל מעל 25°C, וריכוז הטיפונות הוא 23–1300 לסמ"ק. נתונים אלה נלקחו מקומולוסים מבודדים בעת התפתוחתם ללא משקעים. הטיפונות היו קטנות מאוד, קוטרן היה כ-5 מיקרומטר. אף כי ייתכן שהיו גם טיפונות קטנות יותר, המדידה לא הייתה רגישה מספיק כדי לזהותן. הטיפונות הקטנות ביותר נמצאו בחלק התחתון של הענן, ואחוז הטיפונות הגדולות (20 עד 30 מיקרומטר) עולה באופן משמעותי באזורים העליונים של הענן. התפלגות גודל הטיפה בענן שנמדדה הייתה דו מצבית בטבע, עם שני שיאים עיקריים בגודל הטיפות הקטנות והגדולות, ועוד שיא קטן בקרב הטיפות בגודל הבינוני. השוני בין השיאים היה קטן. יתר על כן, גודל הטיפונת הוא בערך ביחס הפוך לריכוז הטיפונות ליחידת נפח של אוויר. לענני קומולוס עלולים להיות "חורים" באזור שבו אין טיפונות מים. אלה יכולים להתרחש כאשר רוחות קורעות את הענן ומערבלות את הענן עם אוויר הסביבה או כאשר זרמי אוויר אנכיים כלפי מטה מאדים את טיפונות הענן.
צורות משנה
סוגים
ממוזער|300x300px|תרשים סמלי עננים נמוכים, כולל עננים בגובה נמוך והתפתחות אנכית
ענני קומולוס מגיעים בארבעה סוגים (species) שונים:
קומולוס דחוס (Cumulus congestus) - בעל מבנה הנראה כמעין כרובית, וצריח המעפיל לגובה האטמוספירה, ולכן ידוע באנגלית גם כ-towering cumulus, כלומר קומולוס "רם" או "נישא". עננים אלו יכולים להביא משקעים קלים-בינוניים ולעיתים אף כבדים, כתלול בפיתוח הענן.
קומולוס בינוני (Cumulus mediocris) - דומה במראיהו לרדוד, אך יש לו רכיב אנכי מסוים.
קומולוס רדוד (Cumulus humilis) - נראה תפוח ושטוח בחלקו התחתון.
קומולוס קרוע (Cumulus fractus) - בעל מראה ממורט, והוא עשוי לבשר על בואם של קומולוס רדוד וענני קומולוס נוספים גדולים יותר. הוא יכול גם להיווצר כמאפיין משנה - טלאי (pannus), שיכול לכלול גם ענן סטרטוס קרוע - של מזג אוויר קשה.
תת-סוג שקומולוס עשוי להשתייך אליו הוא קומולוס מפוספס (cumulus radiatus) ועשוי שורות רדיאליות המכונות "סמטאות" והוא יכול להיות מורכב מכל ארבעת הסוגים של הקומולוס.
מאפייני משנה
ממוזער|קומולוס דחוס עם מאפיין משנה פטרייהלענן הקומולוס שבעה מאפייני משנה (supplementary features):
פטרייה (pileus) - נוצרת כשענן קומולוס מתפתח כה מהר, עד כי הוא מעלה אוויר מעל שכבה יציבה, וכך נוצר ענן שכבתי דמוי פטרייה בפסגתו.
מצועף (velum) -ענן בעל מעטה של קרח בפסגתו.
וירגה (virga) - ענן שמשקעיו מתאדים בעודם באוויר.
משקעי (praecipitatio) - ענן שמשקעיו מגיעים לפני הארץ.
קשתי (arcus) -ענן בעל מראה חזיתי עם פרץ רוח עז.
טלוא (pannus) - ענן המורכב מקרעי עננים, ומופיע מתחת לקומולוס האב במהלך משקעים.
צינור (tuba) -בעל ענן משפך או טורנדו.
חיזוי
ממוזער|200px|קומולוס דחוס בהשוואה לקומולונימובוס ברקע
ענני קומולוס רדוד מבשרים בדרך כלל על מזג אוויר נאה. בדומה להם גם ענני קומולוס בינוני, אשר להם רכיב אנכי מסוים. ואולם האחרונים הרכיב האנכי עשוי לרמז על יכולתם להתפתח לקומולוס דחוס ואף לקומולונימבוסים, שטומנים בחובם גשם כבד, ברקים, רוחות ערות, ברד ולעיתים אף טורנדו. ענני קומולוס דחוס שמופיעים כצריחים יתפתחו בדרך כלל לענני קומולונימבוס, והם יכולים לתת משקעים. טייסי גליידר נוקטים במשנה זהירות באשר לענני קומולוס, מאחר שהם מצביעים על זרמי אוויר עולים או זרמי אוויר חם מתחת, שיכולים "לשאוב" את המטוס גבוה, בתופעה הידועה כ"שאיבת ענן".
ענני קומולוס יכולים להוריד גשם חומצי או להביא טורנדו. החומציות נוצרת על פי רוב על ידי חמצון של גופרית דו-חמצנית ליוני סולפט. התרכובות המחמצנות העיקריות הן פרוקסיד ואוזון. תחמוצות חנקן שונות גם הן יכולות להגיב עם יוני הידרוקסיד וליצור חומצות.
השפעה על אקלים
כתוצאה מהחזרות (רפלקטיות) עננים מקררים את כדור הארץ בכ-12°C, בעיקר כתוצאה מענני סטרטוקומולוס. אולם הם אחראים גם לחימום כדור הארץ ב-7°C, כתוצאה מחזר קרינה הנפלטת מכדור הארץ, בעיקר עקב ענני צירוס. אם כן, בממוצע הקירור הוא של 5°C. לענני קומולוס יש השפעה משתנה באשר לחימום כדור הארץ. ככל שקומולוס דחוס הוא בעל מבנה אנכי יותר, או שעננים קומולונימבוסיים מתפתחים לתוך האטמוספירה, הם מובילים לחות לגובה, ומסייעים ליצירת ענני צירוס, שכאמור תורמים לחימום. חוקרים משערים שתהליך זה עשוי להביא למשוב חיובי - הלחות באטמוספירה העליונה מחממת את כדור הארץ, בכך תורמת להתפתחות הקומולוסים הדחוסים, אשר מובילים לחות נוספת לאטמוספירה העליונה.
קשר עם עננים אחרים
ענני קומולוס הם חלק מהקטגוריה הגדולה של ענני ערימה חופשיי קונבקציה בגובה נמוך, וקשורים גם לקטגוריית קומולוסיים-מוגבלי-קונבקציה (limited-convective cumuliform) או לסטרטוקומולוסיים (stratocumuliform). עננים אלה נוצרים מהקרקע עד לגובה של כ-2000 מטרים. ענני סטרטוס גם הם בני גובה נמוך. בגובה הבינוני קיימים שני ענני "אלטו" אשר כוללים את קטגוריית קומולוסיים-מוגבלי-קונבקציה או אלטוקומולוס סטרטוקומולוסי (stratocumuliform cloud altocumulus) ואת האלטוסטרטוס הסטרטי (stratiform cloud altostratus). ענני גובה בינוני נוצרים מגובה של 2,000 מטרים עד 7,000 מטרים באזורים ממוזגים, ועד 7,600 מטרים באזורים טרופיים. העננים הגבוהים כולם צירוסיים (cirriform), ואחד מאלה, צירוקומולוס (cirrocumulus) גם שייך לקטגוריית קומולוסיים-מוגבלי-קונבקציה או לסטרטוקומולוסיים. הענן הנוסף בגובה זה הוא צירוס וצירוסטרטוס. עננים גבוהים נוצרים מגובה של 3,000 מטרים עד 7,600 מטרים בקווי רוחב צפוניים או דרומיים, ומגובה של 5,000 מטרים עד 12,000 מטרים באזורים ממוזגים, ומגובה של 6,100 עד 18,000 מטרים בקווי רוחב הטרופיים. קומולונימבוס כמו קומולוס דחוס משתרע אנכית מכדי להשתייך לגובה מסוים.
צירוקומולוס
ממוזער|220x220px|alt=A large field of cirrocumulus clouds in a blue sky, beginning to merge near the upper left.|מישור רחב של ענני צירוקומולוסענני צירוקומולוס מופיעים בתצורה המזכירה סריג, ואינם משרים צל תחתם. הם מופיעים לרוב כגלים או בשורות עם אזורים בהירים ביניהם. צירוקומולוס נוצר בתהליכים קונבקטיביים (הקשורים כאמור בנסיקת אוויר), כמו שאר העננים הקומולוסיים או הסטרטוקומולוסיים. התפתחות משמעותית של סריגים אלה מעידה על אי יציבות בגובה רב, ועשויה להעיד על הרעה בתנאי מזג האוויר. גבישי הקרח בתחתית הצירוקומולוס נוטים להיווצר בצורת גלילים משושים. הם אינם מוצקים, ואולם בקצוות דומים בצורתם למשפכים תלולים. באזור פסגת הענן, לגבישים נטייה להתקבץ יחד. עננים אלה אינם מתקיימים לאורך זמן ונוטים ליהפך לצירוס, מאחר שאדי המים ממשיכים להשתקע על גבישי הקרח, הם מתחילים ליפול והורסים בכל את הקונבקציה. כך הענן מומר לצירוס. ענני צירוקומולוס באים בארבעה סוגים והם דומים לכל הזנים בעלי הקונבקציה המוגבלת או אלה המשתייכים לסטרטוקומולוסיים: שכבתיים (stratiformis), עדשתיים (lenticularis), מגדליים (castellanus) וצמריים (floccus). העננים עשויים להיות ססגוניים כטיפות המים בענן המצויות בקירור יתר הן בגודל דומה.
אלטוקומולוס
ממוזער|ענני אלטוקומולוס
אלטוקומולוס הם ענני גובה בינוני שנוצרים מגובה 2,000 מטרים עד 4,000 באזורי הקוטב, 7,000 מטרים באזורים ממוזגים, ו-7,600 מטרים באזורים הטרופיים. הם יכולים להוריד משקעים ובדרך כלל מורכבים מתערובת של גבישי קרח, טיפונות בקירור יתר, ובאזורים ממוזגים גם מטיפות מים. ריכוז המים הנוזליים גבוה כמעט תמיד מריכוז גבישי הקרח, והריכוז המקסימלי של המים הנוזליים נוטה להיות בפסגת הענן, בעוד ריכוז גבישי הקרח המקסימלי בתחתיתו. גבישי הקרח בתחתית האלטוקומולוס ובווירגה היורדת ממנו צורתם דנדריט או מסה צבורה של דנדריטים. גבישי הקרח המחטיים והשטוחים שכנו יותר בפסגת הענן. אלטוקומולוס יכולים להיווצר באמצעות קונבקציה או באמצעות העלאת אוויר כתוצאת מחזית חמה. מאחר שאלטקומולוס הוא חלק מקטגוריית מוגבלי קונבקציה, הוא מחלוקת לארבעת הסוגים כמו הצירוקומולוס.
סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס הוא סוג נוסף של ענן מסוג קומולוסיים או סטרטוקומולוסיים. כמו הקומולוס, הם נוצרים בגובה נמוך, באמצעות קונבקציה. שלא כמו קומולוס, התפתחותם מוגבלת מאוד כתוצאה מאינוורסיה חזקה. כתוצאה מכך, הם שטוחים כמו ענני סטרטוס ובעלי נופך שכבתי. עננים אלה נפוצים למדי ומכסים בממוצע 23% מהאוקיינוסים, ו-12% מיבשות כדור הארץ. הם נפוצים פחות באזורים הטרופיים ונוצרים פעמים רבות אחרי מעבר חזית קרה. בנוסף, סטרטוקומולוסים מחזירים רבות מקרינת השמש, והשפעתם הכוללת היא קירור כדור הארץ. עננים אלה יכולים להוריד רסס - טיפות מזעריות. משקע זה מייצב את הענן על ידי חימומו (כתוצאה מפליטת חום כמוס), ומפחית את זרמי הערבוליים שבתוכו. הסטרטוקומולוס שייך אם כן לקטגוריית "מוגבלי קונבקציה", ומחולק לשלושה סוגים - שכבתי (stratiformis), עדשתי (lenticularis) ומגדלי (castellanus) - אלה משותפים לסוגים זנים ראשיים יותר בסוג סטרטוקומולוסיים.
קומולונימבוס
ממוזער|400x400px|ענן קומולונימבוס
קומולונימבוס הוא הצורה המפותחת ביותר של קומולוס. הוא נוצר כשקומולוס דחוס יוצר זרם אנכי חזק שדוחף את פסגתו לגובה עד הגעתו לטרופופאוזה בגובה של כ-18,000 מטרים. ענני קומולונימבוס מלווים במזג אוויר סוער - רוחות עזות, ברקים ורעמים, פרצי רוח, נדי מים, ענני משפך וטורנדו.
המבנה הבסיסי של קומולונימבוס הוא בסיס, זרם אוויר עולה/יורד, סדן (ראש הענן) וכיפה. צמרת הענן מקבלת צורת סדן כזו מפני שהטרופופאוזה חוסמת את ההתפתחות האנכית של הענן (בגובה 9–17 ק"מ), והענן מתפתח אופקית. לעיתים, כאשר זרם האוויר העולה חזק מספיק, הוא מצליח לפרוץ את הטרפופאוזה ואז נוצרת מעל הסדן מעין כיפה בחלק התחתון של הסטרטוספירה.
בחלל
כמה מהעננים הקומולוסיים נצפו על רוב כוכבי הלכת במערכת השמש. רכב החלל "ויקינג" זיהה צירוקומולוסים וסטרטוקומולוסים נוצרים באמצעות קונבקציה, שנוצרו בעיקר דרך קונבקציה, לרוב בסמוך לקטבים מכוסי הקרח של מאדים. רכב החלל גלילאו זיהה ענני קומולונימבוס מאסיביים ליד הכתם הגדול האדום של צדק. עננים קומולוסיים זוהו גם על שבתאי. ב-2008 החללית קאסיני-הויגנס מצאה כי ענני הקומולוס בסמך לקוטבו הדרומי של שבתאי, היו חלק מציקלון שקוטרו היה כ-4,000 קילומטרים. ממצפה הכוכבים קק זוהה ענן קומולוס עם גוון לבן באורנוס. כמו באורנוס, בנפטון קיימים ענני קומולוס ממתאן. בנגה לא נצפו ענני קומולוס.
ראו גם
תרמיקות
חזית מזג אוויר
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
ביבליוגרפיה
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:עננים
| 2024-06-16T06:01:25
|
ערפל
|
ממוזער|מבט מעל הערפל בהרי ירושלים
הערפל הוא תופעה במזג האוויר שנוצרת כאשר שכבת אוויר לחה מתקררת במהירות. כתגובה מכך נעשה האוויר סמיך, והראות נעשית לקויה עד אשר מתפזר הערפל כליל. הערפל יכול להיחשב כסוג של ענן בגובה נמוך והוא מושפע מאוד מגופי מים ומטופוגרפיה, ומחוזק הרוח.
הערפל גם יכול להיווצר כתוצאה מפעילות אנושית, למשל הובלה ימית, תחבורה ממונעת ומלחמה.
באוויר נמצאים תמיד אדי מים, בכל מקום על פני כדור הארץ, גם בקטבים וגם במדבריות. הטמפרטורה קובעת את כמות אדי המים שיכולה להיות באוויר. אוויר קר יכול להכיל פחות אדי מים מאשר אוויר חם. כשהלחות היחסית גבוהה מ-75% חל תהליך התעבות של הלחות. באותה הדרך בה נוצרים עננים, מתחילים להתגבש אדי מים לטיפות מיקרוסקופיות. טיפות אלה שוברות את האור העובר דרכן ולכן מגבילות את הראייה. גון האדים האלו נראה לבן, שכן כאשר קרני השמש עוברות דרך טיפות המים הן נשברות באופן שווה, וכשהקרניים המפוזרות של השמש מגיעות לעינינו אנו מקבלים צבע לבן כתוצאה משילובן של כל הקרניים השבורות. ככל שאחוזי הלחות באוויר גבוהים יותר כך פיזור הקרניים גדל והיכולת לראות נפגעת. בדרך כלל הלחות בבוקר גבוהה יותר שכן האוויר עוד קר מהלילה ולכן הראות בדרך כלל פחות טובה. לקראת הצהריים הטמפרטורה עולה והראות משתפרת.
כאשר הלחות מגיעה ל-100%, חלקיקי המים באוויר מתרבים וגדלים. לחות זו הופכת לערפל. כשגודל החלקיקים מגיעה למאית המילימטר והצפיפות מגיעה למאות חלקיקים בסנטימטר נוצר ענן הוא הערפל.
סוגי ערפל
ערפל קרינתי נוצר על ידי התקררות האדמה לאחר שקיעת השמש בקרינה, כאשר אין רוח והשמיים בהירים. האדמה הקרירה מקררת את האוויר וגורמת ללחות שבו להתעבות. כאשר אין רוח כלל, שכבת הערפל תהיה עבה מעט פחות ממטר, אבל מערבולות יכולות לעודד שכבה עבה יותר. ערפל קרינתי נפוץ בעיקר בסתיו ובאביב, ובדרך כלל מתאדה מעט לאחר זריחת השמש.
ערפל קיטור הוא ערפל מאוד מקומי והוא נוצר כאשר אוויר קר עובר מעל מים חמים ממנו בהרבה. האוויר נעשה לח במהירות (כתוצאה מהתאדות), אותה לחות שבאוויר מתעבה לערפל וערפל זה נראה כמו קיטור. ערפל קיטור נפוץ מאוד באזורים פולאריים.
ערפל אדבקציה מתרחש כאשר אוויר לח עובר מעל אדמה קרירה באדבקציה (הסעה, רוח) ומתקרר.
ערפל משקעים (או ערפל חזיתי) נוצר כאשר משקעים יורדים אל אוויר יבש יותר מתחת לענן, הטיפות הנוזליות מתאדות והופכות לאדי מים. אדי המים מקררים ומלחלחים את האוויר. כאשר האוויר מתחת לענן רווי נוצר ערפל.
ערפל מדרון נוצר כאשר אוויר עולה במעלה מדרון (רוח) ומתקרר אדיאבטית בעלייתו כחלק מיצירת עננות אורוגרפית.
ערפל עמקים נוצר בעמקים שבין הרים במהלך החורף, בכלליות זהו ערפל קרינה שמעודד על ידי תנאי הטופוגרפיה המקומיים. הוא יכול להחזיק מספר ימים בתנאי מזג אוויר רגועים.
גלריה
ראו גם
אד
לחות
עננים
מטאורולוגיה - מונחים
קישורים חיצוניים
מרכז|ממוזער|750px|בוקר ערפילי באוסטרליה
קטגוריה:משקעים
קטגוריה:עננים
*
| 2024-04-04T05:08:12
|
אד
|
ממוזער|שמאל|250px|התעבות של אדי מים מעל ספל תה. האדים מתעבים מעל הספל כאשר הם מתחילים להתקרר
בפיזיקה, אד מוגדר כחומר במצב צבירה גז שנמצא בטמפרטורה נמוכה יותר מהנקודה הקריטית שלו. במצב כזה ניתן לעבות את האד לנוזל על ידי העלאת הלחץ עליו, מבלי שיש צורך לקרר אותו.
לדוגמה, הטמפרטורה הקריטית של מים היא 374.14 מעלות צלזיוס, זאת הטמפרטורה הגבוהה ביותר שבה יכולים להיות מים במצב צבירה נוזלי (בלחץ גבוה מאוד).
לכן מים במצב צבירה גזי שיהיו בתנאי סביבה סטנדרטים יהיו אדי מים שניתן לעבות אותם בדחיסה מבלי להוריד את הטמפרטורה שלהם.
ראו גם
לחץ אדים
התאיידות
קישורים חיצוניים
אד, באנציקלופדיית המקרא של "גשר"
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:כימיה פיזיקלית
קטגוריה:מטאורולוגיה
קטגוריה:מילים יחידאיות בתנ"ך
| 2023-05-11T18:10:54
|
כלי נגינה
|
ממוזער|250px|ציור של כלי נגינה שונים
ממוזער|250px|ציור של נשים המנגנות בכלי נגינה - נבל ופסנתר
כְּלֵי נגינה הם חפצים המשמשים להפקת מוזיקה. כל כְּלִי שניתן להפיק באמצעותו צלילים יכול להחשב כְּלִי נגינה, אבל המונח מתייחס רק לחפצים אשר זוהי מטרתם העיקרית.
המקצוע האקדמי אשר עוסק בחקר כלי הנגינה נקרא אורגנולוגיה.
רשימת כלי נגינה
כלי הקשה
שמאל|ממוזער|250px|דרבוקה
כלי נגינה המפיקים צליל בתגובה לניעור, הכאה או הקשה.
אלה נחלקים לשתי קבוצות:
ממברנופוניים
תופים
מרימבה
קלימבה
ויברפון
הרמוניקת זכוכית
סטיל דראם
קחון
ג'מבאליה
גלוקנשפיל
קסילופון
דרבוקה
דג'מבה
משולש
מטלופון
תיבה סינית
מעגל לשוניות
גביע עץ
תוף מרים
ראקט
טאבלה (או "דומבק")
אידיופוניים
מצלתיים
גונג
פעמון
מסור מוזיקלי
כלי מקלדת
כלי מקלדת בעלי מיתרים:
פסנתר
צ'מבלו
וירג'ינל
קלאוויקורד
ספינט
אורגנית
אורגן
ויולה אורגניסטה
כלי מקלדת בעלי מפוח:
עוגב
הרמוניום
אקורדיון
כלי מקלדת אלקטרונים:
אורגן חשמלי
פסנתר אלקטרוני
סינתיסייזר
מקלדת אלקטרונית
כלי מקלדת-הקשה:
צ'לסטה
כלי מיתר (קורדופוניים)
כלי נגינה המפיקים צליל בתגובה לפריטה או קישות על מיתריהם.
שמאל|ממוזער|250px|מנדולינה
250px|ממוזער|שמאל|בלליקה
שמיסן
בגלמה
סאז
לאוטה עתיקה
מנדולינה, מנדולה
עוד
בוזוקי
בללייקה
ג'ומבוש
דומרה
צ'רנגו
בנג'ו
תאורבה
סטאר
סיטאר
ציתר
קוואטרו
קאנון
סנטור
סרוד
נבל
גיטרות:
גיטרה אקוסטית
גיטרה בס
גיטרה חשמלית
גיטרה קלאסית
יוקללה
גיטרת פלדה (הוואית)
כלי קשת:
מורין חור
לירה
כינור
ויולה
ויולה דה גמבה
צ'לו
קונטרבס
אוקטובס
קמנג'ה
ארהו
קמנצ'ה
רבאב
כלי נשיפה (אירופוניים)
כלי נגינה המפיקים צליל בתגובה לנשיפה לתוכם: האוויר העובר דרכם יוצר בהם ויברציה המתבטאת כצליל.
שמאל|ממוזער|250px|קרן יער
ממוזער|250px|ילדי "קבוצת נשר" מנאות מרדכי בשיעור נגינה בחלילית, 1953
כלי נשיפה ממתכת
חצוצרה
טרומבון
בריטון
טובה
קרן יער
קרן האלפים
סוזאפון
הליקון
דידג'רידו
כלי נשיפה מעץ
זורנה
בנסורי
טרברסו
נאי
חליל אירי
קאוולה
חליל אף
חליל צד
חלילית
קרומהורן
חליל פאן
אבוב
בסון
קונטרבסון
קלרינט
סקסופון
דודוק
אוקרינה
פיקולו
כלי נשיפה ביולוגי (טבעי)
מיתרי הקול
כלי מפוח
כלי נגינה המפיקים צליל בתגובה לדחיפת אוויר ממפוח למערכת צינורות.
מפוחית
אקורדיון
חמת חלילים
כלי נגינה אלקטרוניים
כלים עם מנגנון אלקטרוני (ולא מכני) המפיק צליל. המחשב עשוי להיחשב כלי נגינה אלקטרוני.
דוגם צלילים (סמפלר)
ראו גם
כלי נגינה במקרא
לקריאה נוספת
עדו אברבאיה, כלי הנגינה, רעננה: האוניברסיטה הפתוחה, 2007.
ההיסטוריה של כלי הנגינה – או, דו-קרב בסי מז'ור, רן לוי בתוכנית עושים היסטוריה.
קישורים חיצוניים
הספרייה הווירטואלית למוזיקה: כלי נגינה, הספרייה למוזיקה של מכללת לוינסקי לחינוך
סוגי כלי נגינה - אתניים קדומים ומודרניים.
*
| 2024-08-28T16:58:10
|
פולינום
|
במתמטיקה, פולינום (בעברית: רב־איבר) במשתנה הוא ביטוי מהצורה כאשר הם קבועים; למשל, . באותו אופן אפשר להגדיר פולינום בכל משתנה אחר ( הוא פולינום במשתנה ), וגם פולינומים בכמה משתנים, כמו .
פולינום שבו המקדמים הם מספרים ממשיים נקרא פולינום ממשי. באופן כללי יותר, המקדמים עשויים להיות איברים בשדה (או חוג) כלשהו , ואז מדובר ב"פולינום מעל ".
המחוברים נקראים מונומים. במונום כזה, היא החזקה או המעריך, והקבוע הוא המקדם. החזקה הגבוהה ביותר המופיעה בפולינום היא המעלה (או דרגה) של הפולינום, ומסמנים אותה ב־. המחובר נקרא המקדם החופשי ו־ נקרא המקדם המוביל של הפולינום. אם המקדם המוביל שווה ל־, אז הפולינום נקרא פולינום מתוקן. לדוגמה, הוא פולינום ממעלה שנייה, שהמקדם המוביל שלו הוא .
אם מקדמי הפולינום שייכים לשדה , אז הוא מגדיר פונקציה פולינומית באמצעות הצבה: . למשל, אם אז .
פונקציה מהצורה , כאשר הם פולינומים, נקראת פונקציה רציונלית.
פונקציה פולינומית אפשר לחשב במספר סופי של פעולות חיבור וכפל; משום כך יש לפולינומים (מעל הממשיים או המרוכבים) תפקיד מרכזי בתורת הקירובים.
ניתן לרשום פולינום כסכום בצורה הבאה:
שורש של פולינום
שורש (או אפס) של פולינום הוא ערך שעבורו מתקיים . מציאת השורשים של פולינום היא מהבעיות העתיקות ביותר במתמטיקה.
פולינום ממעלה שנייה, כלומר פולינום מהצורה ידוע בשם פולינום ריבועי. שיטה לפתרון משוואה ריבועית הייתה ידועה ליוונים הקדמונים, ואף קודם לכן לבבלים. רק במאה ה־16 נמצאה שיטה לפתרון כללי של משוואה ממעלה שלישית ורביעית: בשנת 1545 פרסם ג'ירולמו קרדאנו ספר שבו ייחס את השיטה לפתרון משוואה ממעלה שלישית לטרטליה, ואת השיטה לפתרון משוואה ממעלה רביעית יחס לתלמידו (של קרדאנו), לודוביקו פרארי. בתחילת המאה ה־19 הוכיחו נילס הנריק אבל ואווריסט גלואה שאין נוסחה כללית לשורש של פולינום שמעלתו גדולה מ־4, באמצעות פעולות השדה (חיבור, חיסור, כפל וחילוק) וחישוב רדיקלים (כלומר, הוצאת שורש מכל סדר).
לכל פולינום ממעלה אי זוגית עם מקדמים ממשיים יש שורש ממשי, כפי שניתן לראות מיידית ממשפט ערך הביניים. לפולינומים ממעלה זוגית, כגון , אין שורש ממשי, אך תמיד יש שורש מרוכב. לפי המשפט היסודי של האלגברה לכל פולינום ממעלה יש בדיוק שורשים (לרבות חזרות) בשדה המספרים המרוכבים.
פולינום במקדמים רציונליים
כאשר המקדמים של הפולינום הם מספרים רציונליים, שורשיו נקראים מספרים אלגבריים. מספר טרנסצנדנטי (כמו פאי) הוא מספר כזה שאינו שורש של אף פולינום שמקדמיו רציונליים.
את הפתרונות הרציונליים של פולינום במקדמים שלמים אפשר למצוא באמצעות המשפט הבא: יהי פולינום שכל מקדמיו שלמים. נניח ש מספר רציונלי שהוא שורש של הפולינום . אזי מתקיים: מחלק את ו־ מחלק את .
המשפט מספק קבוצה סופית של פתרונות אפשריים, שאותם ניתן לבדוק בהצבה ישירה.
חוג הפולינומים
קבוצת כל הפולינומים מעל שדה או חוג נתון מהווה חוג, ומסומנת לרוב ב או בהתאמה. מעל שדה, החוג מהווה חוג אוקלידי. נדון בקצת מתכונותיהן:
ליניאריות
אם שורש של פולינום (כלומר, ) אזי הוא שורש של הפולינום לכל סקלר . כיוון ש־ .
אם הוא שורש של הפולינומים , (כלומר, ) אזי הוא גם השורש של סכומם , כיוון ש־.
לכן, קבוצת כל הפולינומים ממעלה אשר הוא שורש שלהם מהווים מרחב וקטורי ביחס לפעולות חיבור וכפל בסקלר.
אוקלידיות
נתונים פולינום , כך שמעלת גדולה ממעלת . אזי תמיד אפשר לרשום
כאשר נקרא פולינום המנה ו־ נקרא פולינום השארית ומעלתו קטנה מהמעלה של . פולינום המנה ופולינום השארית נקבעים ביחידות.
נאמר ש־מתחלק ב־אם ורק אם . באמצעות חילוק בשארית קל להיווכח בטענה חשובה: המספר הוא שורש של הפולינום אם ורק אם הביטוי מחלק את .
לעיתים ניתן לקבוע אם פולינום שמקדמיו שלמים ניתן לפירוק כמכפלת שני פולינומים בעזרת קריטריון איזנשטיין.
שדה הפונקציות הרציונליות
שדה השברים הנוצר מהחוג הוא קבוצת כל הפונקציות הרציונליות, המסומנת ב . אלו כל הביטויים מהצורה , כאשר .
פולינומים במספר משתנים
ניתן להכליל את מושג הפולינום לפולינמים במספר משתנים. פולינום ב־2 משתנים , לדוגמה, הוא ביטוי מהצורה . בצורה דומה ניתן להגדיר פולינום ב־ משתנים.
קבוצת כל הפולינומים ב־ משתנים מעל חוג היא עדיין חוג, אך עבור זהו אינו חוג ראשי. חוג הפולינומים באינסוף משתנים אינו חוג נותרי.
תת־קבוצה חשובה של פולינומים במספר משתנים הם הפולינומים הסימטריים. פולינום ב־ משתנים נקרא סימטרי אם לכל תמורה מתקיים
.
כל פולינום סימטרי ניתן להצגה כפולינום ב־ כאשר הם הפולינומים הסימטריים האלמנטריים ב־ משתנים. לדוגמה, עבור הפולינומים הסימטריים האלמנטריים הם:
ראו גם
מונום
חילוק פולינומים
פולינום אופייני
פולינום לז'נדר
פולינום טיילור
קישורים חיצוניים
כלי לחילוק פולינומים
הערות שוליים
*
קטגוריה:אלגברה
קטגוריה:פונקציות מתמטיות
| 2024-08-12T23:29:27
|
שכבת השיחה של מודל ה-OSI
|
שכבת השיחה (session) אחראית על יצירת, ניהול, וסגירת שיחות בין התוכניות הפועלות בשני קצוות (nodes) של רשת מחשבים. היא משמשת את שכבת הייצוג ומשתמשת בשכבת התעבורה על מנת להעביר נתונים על גבי הרשת והיא השכבה החמישית במודל ה-OSI.
השיחות הללו, שעל שמן נקראת השכבה הם כל התקשרות בין שני מחשבים, נוצרת על ידי אחת משתי השכבות העליונות של מודל ה-OSI. לדוגמה, כאשר משתמש מבקש דף אינטרנט - נפתח תהליך, השרת מחזיר את דף האינטרנט המבוקש - והתהליך נסגר. שכבת השיחה מחלקת את השיחות לשני סוגים:
שני כיוונים במקביל (Two way simultaneous) בשיחות אלו שני הצדדים יכולים לשלוח מידע במקביל, וכל אחד מהם יטפל במידע כאשר הוא מגיע אליו.
שני כיוונים לחלופין (Two way alternate) בשיחות אלו בכל רגע נתון יש צד אחד ששולח נתונים וצד אחד שמקבל אותם. כדי לנהל את המערכת הזו מועבר "אסימון" (token) בין הצדדים, מי שהאסימון אצלו רשאי להעביר נתונים, וכשהוא מסיים, האסימון מועבר בחזרה אל הצד השני, כדי שהוא יוכל להעביר נתונים.
פרוטוקולים של שכבת השיחה
ASP, PPTP, SSH, NFS, RPC, SSL
ראו גם
מונחים ברשת מחשבים
קישורים חיצוניים
קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
5
| 2023-05-18T12:42:07
|
מכונת טיורינג
|
שמאל|ממוזער|250 פיקסלים|הדמיה של מכונת טיורינג
מכונת טיורינג (באנגלית: Turing machine) היא מודל חישובי מתמטי אשר באמצעותו ניתן לתאר באופן מופשט את פעולתו של מחשב (כולל מחשב מודרני).
מכונת טיורינג מתארת בצורה פורמלית-מתמטית, כיצד ניתן לבצע פעולות חישוביות שונות כגון זיהוי מילים השייכות לשפה פורמלית, ביצוע פעולות חיפוש ומיון בקלט ועוד, והיא למעשה האוטומט החזק ביותר לביצוע חישובים, ולמעשה לעיתים המושג "חישוב" מוגדר על סמך פעולות הניתנות לביצוע באמצעות מכונת טיורינג.
מכונת טיורינג מתוארת באופן דמיוני כסרט אינסופי של תאים וראש קריאה בעל זיכרון סופי היכול לקרוא את תוכנו של התא שמעליו הוא ממוקם, לכתוב באותו התא וכן לנוע ימינה או שמאלה על הסרט. המכונה מקבלת את הקלט שלה באמצעות הסרט, עליו היא יכולה גם לכתוב, ולזוז כרצונה לכל נקודה על גביו.
כאמור למרות שהמודל נראה פשטני ודל, התזה של צ'רץ'-טיורינג קובעת שכל חישוב או אלגוריתם בר-ביצוע, ניתן לתרגם למכונת טיורינג. מבחינה זו, מכונת טיורינג שקולה לכל מחשב, ולכן משמשת במדעי המחשב, בעיקר בתורת הסיבוכיות ובתורת החישוביות, כבסיס לחקר יכולותיו ומגבלותיו התאורטיות של המחשב.
את המודל הציע אלן טיורינג בשנת 1936, טרם המצאת המחשב המודרני, כדי ליצור הגדרה מתמטית מדויקת של אלגוריתם, או "תהליך מכני" חישובי.
שלמות טיורינג מוגדרת כיכולת הרצת אלגוריתמים הדומה למכונת טיורינג אוניברסלית (למעט הזיכרון הסופי של התקן החישוב בו הוא שונה ממכונת טיורינג).
רקע
אלן טיורינג פיתח את מכונת טיורינג כניסוי מחשבתי, בניסיון לזהות שאלות מתמטיות, שאינן ניתנות להכרעה ובכך להבדילן משאלות מתמטיות הניתנות להכרעה, שלגביהן משפטי האי-שלמות של גדל אינם תקפים.
למעשה מכונות טיורינג מזהות האם קלט עונה על תבנית מוגדרת מסוימת, או באופן פורמלי יותר, האם מילה שהוזנה למכונה כקלט היא מילה בשפה פורמלית מסוימת. באמצעות המודל החישובי ניתן לראות כי ישנן שפות אשר עבורן ניתן לתאר מכונת טיורינג אשר תמיד תכריע האם מילה נמצאת בשפה או האם היא אינה נמצאת בשפה. שפות אלו מכונות שפות "כריעות". בנוסף, קיימות שפות אשר אינן כריעות אך כן קיימות מכונות טיורינג אשר מזהות כל מילה ששייכת להן, אולם ייתכן שהן לעולם לא יעצרו אם המילה אינה שייכת לשפה. שפות אלו מכונות "ניתנות לזיהוי". ניתן להוכיח כי קיימות שפות, או במילים אחרות קיימות בעיות, אשר אינן ניתנות לחישוב במכונת טיורינג, ולכן לא ניתנות לחישוב באמצעות כל מחשב.
תיאור המרכיבים
מכונת טיורינג מורכבת מהרכיבים הבאים:
סרט אינסופי או סרט עבודה המחולק לתאים הנמצאים זה אחר זה. בכל תא יש סמל יחיד מתוך אלפבית סופי כלשהו. הסרט משמש עבור קלט המשתמש ופלט המכונה. המשתמש מזין את הקלט על הסרט לפני תחילת עבודת המכונה ומציב את ראש המכונה על התו הראשון בקלט. הסרט ניתן להארכה לימין ולשמאל ללא הגבלה, כלומר למכונת טיורינג יש סרט בכל כמות שתזדקק לה. תאים שטרם נכתב בהם דבר נחשבים לכאלה שמכילים את הסמל "ריק".
אלפבית המחולק לאלפבית הקלט ולאלפבית של עבודת המכונה. אלפבית הקלט מוכל ממש באלפבית המכונה המכיל לפחות תו אחד נוסף, "ריק", שאליו מאותחל כל הסרט לפני הזנת הקלט.
ראש קורא כותב שמסוגל לקרוא ולכתוב את תוכנו של תא, ולזוז ימינה או שמאלה לאורך הסרט, צעד אחד בכל פעם.
רשימת מצבים סופית. אחד מהמצבים מסומן כמצב ההתחלתי.
אוגר מצב שבו נשמר מצבה הנוכחי של המכונה. בתחילת פעולת המכונה, מצבה הנוכחי הוא המצב ההתחלתי.
טבלת פעולה שמורה לראש מה לכתוב בתא, לאן לזוז (תא אחד ימינה או תא אחד שמאלה), ולאיזה מצב חדש לעבור, כל זאת בהתאם למצב הנוכחי (כפי שהוא רשום באוגר המצב) ולסמל שנקרא מהתא הנוכחי. אם אין בטבלה התייחסות לצירוף של המצב והסמל הנוכחיים, המכונה עוצרת.
כל מרכיביה של מכונת טיורינג הם סופיים, מלבד הסרט שאינו מוגבל באורכו.
תיאור אופן הפעולה
מכונת טיורינג מתחילה את פעולתה במצב ההתחלתי, כשעל הסרט כתוב מידע כלשהו - הקלט. הקלט הוא תמיד סופי, והאלפבית של האותיות שמרכיבות אותו הוא חלקי ממש לאלפבית של הסימנים שניתן לרשום על הסרט. בפרט הסמל "ריק" לא נחשב לחלק מאלפבית הקלט, כדי שיהיה ברור היכן הקלט נגמר. המכונה יכולה לשנות את מצבו של הסרט ולבסוף עשויה לעצור. נהוג להסתכל על החלק של הסרט שבין תחילת הסרט והמקום שבו הראש נעצר בתור הפלט של המכונה.
בצורת חשיבה זו, ניתן לראות את מכונת טיורינג כפונקציה שהופכת קלט לפלט. המכונה לא בהכרח מסיימת את ריצתה עבור כל קלט, ולכן יכולים להיות ערכים שעבורם הפונקציה לא מוגדרת.
מכונת טיורינג ספציפית, בהתאם לתיאור המופיע לעיל, היא מעין מחשב שנועד לבצע תוכנית מסוימת (כלומר, לחשב פונקציה מסוימת). טיורינג הראה שניתן לבנות מכונה המכוּנה מכונת טיורינג אוניברסלית שמקבלת כקלט תיאור של טבלת הפעולה של מכונת טיורינג ספציפית ואחר כך את הקלט לאותה מכונת טיורינג, כך שמכונת טיורינג אוניברסלית תקרא את טבלת הפעולה, לאחר מכן תקרא את הקלט, ואז תרשום על הסרט את תוצאות פעולתה של מכונת הטיורינג שקיבלה כקלט על הקלט הנתון לאותה מכונה. בצורה זו ניתן באמצעות מכונה אחת לדמות את פעולתן של כל מכונות הטיורינג (בדומה למחשב רגיל, שאינו מיועד לביצוע פעולה ספציפית, אלא מקבל כקלט גם את התוכנה שעליו להריץ).
אחד מסוגי השאלות שניתן להציב בפני מכונת טיורינג הוא שאלות אודות אופן פעולתן של מכונות טיורינג אחרות. רבות משאלות אלה אינן ניתנות להכרעה. דוגמה לשאלה כזאת שבה עסק טיורינג, היא השאלה האם מכונת טיורינג נתונה תגיע לעצירה כאשר היא פועלת על קלט נתון או על קלט כלשהו. בעיה זו ידועה בשם בעיית העצירה, וטיורינג הראה שהיא אינה ניתנת להכרעה.
מכונת טיורינג היא מודל מופשט לחלוטין, והמסקנות הנובעות ממנו אינן דורשות מימוש פיזי של המודל. יחד עם זאת ברור שניתן לממש את מכונת טיורינג על כל מחשב מודרני (מלבד אינסופיות הסרט, שאינה מתיישבת עם סופיות הזיכרון של מחשב ממשי). עם זאת, ניתן לתכנת ישירות במודל מכונת טיורינג, לדוגמה בשפת התכנות Brainfuck.
מרכז|550 פיקסלים|ממוזער|מכונת טיורינג שקוראת מספר בינארי וכותבת את המספר הנגדי לו בשיטת המשלים ל-2.
מכונות טיורינג חלופיות
בנוסף למודל הבסיסי, הוגדרו במשך השנים מספר מודלים חלופיים למכונת טיורינג המכלילים או מגבילים את ההגדרה המקורית, כדי להביע סוגים אחרים של חישוב. מודלים אלו מהווים כלי חשוב במדעי המחשב בכלל ובתורת הסיבוכיות בפרט, ובין השאלות החשובות במדעי המחשב היא הבנה מלאה של הקשרים בין מודלים כאלו. המודלים החלופיים המרכזיים הם אלו:
מכונת טיורינג דטרמיניסטית – זהו המודל המקורי כפי שהוגדר על ידי אלן טיורינג.
מכונת טיורינג הסתברותית – יכולה לקבל החלטות "בהטלת מטבע"; כלומר, עבור כל ערך של אוגר המצב וערך התא הנוכחי, טבלת הפעולה יכולה לכלול מספר מעברים והסתברות לכל אחד.
מכונת טיורינג לא דטרמיניסטית – יכולה לקבל החלטות ב-"ניחוש" (כלומר מספר מעברים לכל ערך של אוגר המצב וערך התא הנוכחי), והפלט הוא "כן" אם קיימת סדרת ניחושים כלשהי המביאה לקלט "כן".
מכונת טיורינג הפיכה – מודל מוגבל יותר בו טבלת המעברים מוגבלת כך שכל מעבר הוא הפיך, כלומר ניתן להריץ את המכונה גם לאחור.
מכונת טיורינג קוונטית – מודל עבור חישוב קוונטי, המהווה הכללה של מכונת טיורינג הסתברותית הפיכה.
מכונת טיורינג עם מספר סרטים ומספר ראשים, או עם מערך תאים רב-ממדי במקום סרט חד-ממדי.
מכונת טיורינג אינטראקטיבית – כל אחד מהמודלים הנ"ל ניתן להרחיב לגרסה אינטראקטיבית, בה המכונה יכולה לקבל קלט נוסף, ולמסור פלט ביניים, במהלך החישוב.
מכונת טיורינג עם גישה לאורקל – כל אחד מהמודלים הנ"ל ניתן להרחבה כך שלמכונה תהא אפשרות לקבל "בחינם" (ללא עלות חישובית) ערכים של פונקציה כלשהי (המכונה אורקל).
שימושים של מכונות טיורינג
מכונות טיורינג משמשות במדעי המחשב, ובפרט בחישוביות ובתורת הסיבוכיות – להוכחות שונות. דוגמאות חשובות הן:
בעיית העצירה – ההכרעה אם תוכנית מחשב (אלגוריתם) נתונה עוצרת או לא. טיורינג הוכיח שבעיה זו אינה ניתנה להכרעה.
הגדרות מחלקות סיבוכיות שונות, כגון P, NP ועוד.
השוואה בין מחלקות סיבוכיות, שקילות מחלקות וכדומה.
בעיית הבונה העסוק, העוסקת בשאלה כמה עבודה ניתן לעשות באמצעות מכונת טיורינג עם מספר נתון של מצבים אפשריים, שפועלת על סרט ריק ועוצרת.
ראו גם
תזת צ'רץ'-טיורינג
מבחן טיורינג
Brainfuck
לקריאה נוספת
דוד הראל, אלגוריתמיקה – יסודות מדעי המחשב, האוניברסיטה הפתוחה, 1991
קישורים חיצוניים
.
Alan Turing's 100th Birthday, דודל של גוגל לכבוד יום ההולדת ה-100 של אלן טיורינג המדמה את פעולתה של מכונת טיורינג.
Turing Machine Visualization, פרויקט קוד פתוח לכתיבת קוד והרצתו על גבי מכונת טיורינג בצורה פורמלית, על ידי הגדרת טבלת מעברים, מכיל גם דוגמאות קוד.
The Computer and Turing: Crash Course History of Science #36 – סרטון הסבר על ההיסטוריה של התפתחות המחשבים מתוך CrashCourse
Turing, A. M. COMPUTING MACHINERY AND INTELLIGENCE.
קטגוריה:חישוביות
קטגוריה:ניסויים מחשבתיים
קטגוריה:אלן טיורינג
קטגוריה:הממלכה המאוחדת: המצאות
| 2024-02-29T18:35:06
|
מבחן טיורינג
|
ממוזער|איור המתאר את מבחן טיורינג
מבחן טיורינג הוא כינוי למבחן שהציע אלן טיורינג בשנת 1950, במאמר שפרסם בכתב העת Mind, כמדד אפשרי למידה שבה יש למכונה כלשהי אינטליגנציה. במקור טיורינג כינה מבחן זה "משחק החיקוי" (באנגלית: imitation game). המבחן נעשה בדרך הבאה: חוקר מקיים דיאלוג בשפה טבעית עם שני גורמים סמויים מעיניו, האחד אדם והשני מכונה. אם החוקר אינו מסוגל לקבוע בביטחון מי האדם ומי המכונה, אז המכונה עברה בהצלחה את המבחן. כדי לפשט את המבחן, הוא נערך בערוץ תקשורת טקסטואלי בלבד.
מטרת הניסוי הוא לבדוק האם מערכת של בינה מלאכותית הגיעה לרמה של מוח אנושי. טיורינג הציע מבחן זה כתחליף לשאלה הטעונה רגשית, "האם מכונות מסוגלות לחשוב?" (שאלה שאליה התייחס מאוחר יותר מדען המחשב אדסחר דייקסטרה, ואמר "השאלה האם מחשב יודע לחשוב דומה לשאלה האם צוללת יודעת לשחות", וגם טיורינג עצמו ציין שהיא "כה חסרת משמעות שאין טעם לדון בה").
קשה לצפות מתי תהיה מכונה שתעבור את "מבחן טיורינג", אך בגרסה מוגבלת של מבחן זה, שבה השאלות מוגבלות לתחום צר מסוים, ניתן להצביע כבר היום על תחומים שבהם יכולתו של המחשב אינה נופלת מזו של האדם (אם כי ניתן לטעון שגם מצב זה אינו מהווה הצלחה במבחן טיורינג). דוגמה לתחום כזה היא משחק השחמט, שבו תוכנת השחמט כחול עמוק של IBM ניצחה את גארי קספרוב בשנת 1996, גדול השחמטאים אז. דוגמה עם תחום מעט יותר רחב היא הצלחתו של המחשב ווטסון (Watson) בשעשועון הטריוויה ג'פרדי! (!Jeopardy) (הגרסה המקורית האמריקאית ל"מלך הטריוויה" ששודרה בישראל).
פרס לובנר ניתן מדי שנה למפתח של תוכנית שיחה, ובו זוכה התוכנית שנחשבת לאנושית ביותר (בהתאם למבחן טיורינג) באותה שנה. בשנת 2008 התוכנית הזוכה הצליחה לשטות ברבע מהשופטים. הפרס שנוי במחלוקת בקהילת חוקרי האינטליגנציה המלאכותית, ומרווין מינסקי- מאבות תחום הבינה המלאכותית - קרא לבטלו בטענה שאינו תורם להתפתחות התחום.
אחת התוכנות שהשתתפה במספר תחרויות היא "יוג'ין גוסטמן" (Eugene Goostman) המדמה ילד בן 13 מאוקראינה (שאינו דובר אנגלית כשפת אם). בתחרות ב-2014 טען מארגן התחרות קווין ווריק כי היא ראויה לתואר התוכנה הראשונה שעברה את מבחן טיורינג, שכן שיטתה ב-33% מהשופטים (10 מתוך 30) ששוחחו עימה 5 דקות. טענה זו זכתה לביקורת רבה בקהילת החוקרים.
שימוש מעשי במבחן טיורינג
ממוזער|300px|התגוננות מפני בוט בוויקיפדיה העברית
אתרי אינטרנט המעוניינים לוודא שהמשתמש שמולם הוא אדם ולא בוט, נותנים למשתמש מעין מבחן טיורינג, שאדם יעבור אותו בקלות, אך בוט יתקשה בכך. טכניקה נפוצה לכך היא הצגת טקסט קצר בגופן משובש, תוך דרישה להקליד את הטקסט בשדה המתאים. מבחן כזה מכונה CAPTCHA (ראשי תיבות של Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart).
תפיסתו של טיורינג בנוגע למבחן
במאמר שבו מציג טיורינג את המבחן, הוא טוען לגביו שתי טענות עיקריות: א. שעלינו להתייחס לשאלה "האם מכונות יוכלו לעבור את המבחן" במקום לשאלה "האם מכונות יוכלו לחשוב". ב. שמכונות יעברו בעתיד את המבחן, כנראה בתוך כ-50 שנה מעת כתיבת המאמר.
טיורינג מציין במאמר שאין בנמצא הרבה טיעונים חיוביים על-מנת לתמוך בעמדותיו אלה, ותחת זאת הוא מציג התנגדויות רבות שניתן להעלות נגד טענותיו, ומשיב להן. בין ההתנגדויות העיקריות שטיורינג מציג:
ההתנגדות המתמטית (The Mathematical Objection) - הטענה שיש להסיק מתוצאות מסוימות מהלוגיקה המתמטית, ובהן משפטי גדל ומשפטי האי-כריעות של טיורינג עצמו, שהחשיבה האנושית בהכרח עושה משהו שהוא מעבר לחישובי (כלומר, משהו שלא יכול להיעשות על ידי מחשב כלשהו, או מכונת טיורינג). זאת, כיוון שניתן להוכיח שמכונת טיורינג (או כל מכונה הפועלת על פי קבוצה סופית של חוקים) לא יכולה להנפיק את כל אמיתות המתמטיקה, ואילו אצל מתמטיקאים אנושיים לא ידוע על מגבלה כזו. בשנים האחרונות מתקיים דיון אקדמי בנוגע לתשובתו של טיורינג להתנגדות זו.
ההתנגדות של עדה לאבלייס (Lady Lovelace's Objection) - הטענה כי מכונות לא יכולות להציג דבר מקורי משלהן, אלא רק למלא הוראות.
התנגדויות הנוגעות לתודעה (Argument From Consciousness) - התנגדויות המשתמשות בקיומה של התודעה כדי לטעון שמכונות לא יוכלו לבצע את מה שמבצעת החשיבה האנושית.
התנגדויות הנשענות על אי-יכולות שונות (Arguments from various disabilities) - התנגדויות המציגות דוגמה לדבר ספציפי שמכונות, לטענת מציגי ההתנגדות, לא יוכלו לעשות. בין הדוגמאות שטיורינג מונה - נטען שמכונות לעולם לא יוכלו: לטעות, ללמוד מניסיון, לגלות יוזמה, להשתמש כהלכה במילים, לעשות משהו חדש לגמרי, לחשוב על עצמן ועוד.
ביקורת ופרשנויות חליפיות
מבחן טיורינג נתפס באופן מסורתי כמבחן התנהגותי לאינטליגנציה. על רקע זה נמתחה במהלך השנים ביקורת על המבחן, בטענה שהוא אינו מלמד דבר על יכולתה של המכונה להבין. להמחשת טענה זו הביא הפילוסוף ג'ון סרל את דוגמת "החדר הסיני": אדם הדובר אנגלית בלבד יושב בחדר נעול, ובידו ספר המכיל הוראות באנגלית ובהן תשובה בסינית לכל שאלה בסינית. האדם מקבל שאלה בסינית דרך חריץ בדלת החדר, ובאמצעות הספר שברשותו מחזיר תשובה בסינית. לצופה מבחוץ ייראה אדם זה כמבין סינית (כלומר הוא עובר גרסה מוגבלת של מבחן טיורינג), אולם ברור לכל - אומר סרל - שאדם זה כלל אינו מבין סינית, ואין לו שמץ של מושג על משמעות השאלות ומשמעות התשובות. הוא פועל בצורה טכנית בלבד, על פי ההוראות שבספר.
במהלך השנים הוצעו מספר פרשנויות חליפיות לדבריו של טיורינג אודות משחק החיקוי. לדעת דיאן פראודפוט, טיורינג ראה אינטליגנציה (או חשיבה) כתכונת תלוית-תגובה (response dependent), וסבר שיצור בעל אינטליגנציה הוא יצור שנתפס/נחווה על ידי אדם ממוצע כיצור אינטליגנטי; השופט במשחק החיקוי אמור לייצג את האדם הממוצע. ברנרדו גונקלבס טוען שמשחק החיקוי הוא ניסוי מחשבתי שבאמצעותו טיורינג מעביר את תפיסת עולמו לגבי טבעה של החשיבה. שלמה דנציגר משלב את שתי הגישות ומציע פרשנות סוציו-טכנולוגית, לפיה טיורינג ראה את משחק החיקוי לא כמבחן אינטליגנציה אלא כאתגר טכנולוגי שפיצוחו יהיה כרוך בשינוי האופן שבו מכונות נתפסות על ידי בני האדם.
ראו גם
וולפרם אלפא - מנוע חיפוש חישובי, שעונה על שאלות במגוון תחומים
לקריאה נוספת
רון אהרוני, "מבחן טיורינג", בספר: יוחאי עתריה וגיל מרקוביץ (עורכים), 2001: אודיסיאה בחלל - קובץ מאמרים לציון חמישים שנה ליציאת הסרט ולנחיתה על הירח, פרדס הוצאה לאור, 2019, עמ' 63–78.
קישורים חיצוניים
אלן טיורינג, Computing Machinery and Intelligence, המאמר המקורי של טיורינג
מרסלו דסקל, תקשורת עם מחשבים: בין מבחן טיורינג לבין "החדר הסיני"
בועז לביא ושלמה דנציגר, לעבור טיורינג: האם תוכנות מסוגלות לחשוב? בפודקאסט עושים תוכנה, 10.1.2023
הערות שוליים
קטגוריה:בינה מלאכותית
טיורינג
קטגוריה:אלן טיורינג
קטגוריה:מונחים בתוכנה
קטגוריה:בלשנות חישובית
| 2024-10-10T14:43:38
|
כוח המשיכה
|
REDIRECT כבידה
| 2004-04-19T11:55:15
|
השערת גולדבך
|
ממוזער|275x275 פיקסלים|המחשה חזותית לקיום ההשערה עבור כל מספר זוגי מ-2 ועד 50.
השערת גולדבך היא השערה בתורת המספרים, שלפיה כל מספר זוגי גדול מ-2 ניתן להציג כסכום של שני מספרים ראשוניים.
היסטוריה
מקור הבעיה במכתב ששלח המתמטיקאי הפרוסי כריסטיאן גולדבך ללאונרד אוילר בשנת 1742, ובו הציג את ההשערות הבאות: כל מספר N שאפשר להציג כסכום של שני ראשוניים, אפשר להציג גם כסכום של שלושה, ארבעה, ועד N ראשוניים (לרבות המספר 1, שבדרך-כלל אינו נחשב ראשוני); וכמו כן, כל מספר טבעי אי זוגי אפשר לכתוב כסכום של שלושה ראשוניים. על ההשערה הראשונה העיר אוילר שהיא נובעת מהשערה שהציג לו גולדבך במכתב קודם (שנוסחו המדויק לא נשמר), ולפיה כל מספר זוגי הוא סכום של שני ראשוניים.
אם אין כוללים את 1 במניין הראשוניים, להשערה על הצגת מספר טבעי כסכום של שלושה ראשוניים יש שני מרכיבים: השערת גולדבך (כפי שנוסחה לעיל) עבור מספרים זוגיים, והאפשרות להציג כל מספר אי-זוגי כסכום של שלושה ראשוניים (או כסכום כאשר p ראשוני אי-זוגי, או כסכום של שלושה ראשוניים אי-זוגיים). ההנחה שלפיה כל מספר אי-זוגי הוא סכום של שלושה ראשוניים אי-זוגיים ידועה בשם הגרסה החלשה של השערת גולדבך. השערת גולדבך גוררת את הגרסה החלשה, משום שאפשר להציג כל מספר אי-זוגי כסכום של הראשוני 3, ועוד מספר זוגי.
השערת גולדבך נבדקה באמצעות מחשב ונמצאה נכונה לכל מספר עד . ההערכה המקובלת היא שההשערה נכונה, בהתבסס על התפלגותם של המספרים הראשוניים: ככל שמספר זוגי גדול יותר, כך סביר יותר שניתן להציגו כסכום של שני ראשוניים. זו כמובן אינה הוכחה.
תוצאות חלקיות
בהסתמך על עבודתו של וינוגרדוב על הגרסה החלשה של השערת גולדבך, הראה תאודור אסטרמן (Theodor Estermann) ב-1938 שכמעט כל מספר זוגי ניתן להצגה כסכום של שני ראשוניים (במובן הבא: שכיחותם של המספרים שאינם ניתנים להצגה כזו היא אפס).
ב-1939 הוכיח לב שנירלמן שהצפיפות של קבוצת המספרים הניתנים להצגה גדולה מקבוע חיובי מסוים, והסיק מכך שכל מספר זוגי ניתן להצגה כסכום של עד 300,000 ראשוניים. שיפורים רבים בכיוון זה הביאו לתוצאה של Olivier Ramare (ב-1995) שכל מספר זוגי ניתן להציג כסכום של שישה ראשוניים. מהשערת גולדבך החלשה (שהוכחה ב-2013, ראו להלן) נובע שכל מספר זוגי ניתן להציג כסכום של ארבעה ראשוניים.
ב-1966 הוכיח Chen Jingrun בעזרת שיטת הנפה, שכל מספר זוגי גדול מספיק הוא סכום של ראשוני ושל מספר בעל שני גורמים ראשוניים לכל היותר.
ב-2002 הראו רוג'ר הית'-בראון (Roger Heath-Brown) ו-ג'יי.סי. פצ'טה (J.C. Puchta) שכל מספר זוגי גדול מספיק הוא סכום של שני ראשוניים, ועוד בדיוק 13 חזקות של 2. במילים אחרות, אפשר להציג כל מספר זוגי כסכום של שני ראשוניים, עם 13 טעויות בינאריות. את המספר 13 אפשר להחליף ב-7, אם מניחים את השערת רימן המוכללת. הראשון שהוכיח טענה מסוג זה הוא Yu. V. Linnik, ב-1951. זוהי תוצאה מפתיעה יותר משל Chen, משום שבעוד שצפיפות הראשוניים עד x היא בערך , וצפיפות המכפלות של שני ראשוניים היא בערך , הצפיפות של סכומי 13 חזקות של 2 היא בלבד.
השערות דומות
הגרסה החלשה של השערת גולדבך (הוכחה ב-2013) קובעת שכל מספר אי-זוגי (גדול מ-5) אפשר להציג כסכום של שלושה ראשוניים.
משערים שכל מספר זוגי יכול להופיע כהפרש של שני מספרים ראשוניים (ואפילו של שני מספרים ראשוניים סמוכים), אינסוף פעמים. השערה זו פתוחה אפילו עבור ההפרש 2 - ראו השערת הראשוניים התאומים. שיטתו של Chen מאפשרת להראות שכל מספר זוגי הוא הפרש של מספר ראשוני ומספר בעל שני גורמים ראשוניים לכל היותר.
השערת גולדבך בתרבות
ספרו של אפוסטולוס דוקסיאדיס, הדוד פטרוס והשערת גולדבך, הוא רומן המתרחש על רקע חיפוש הוכחה להשערת גולדבך. לקידום מכירתו של הספר הכריזו המו"לים של המהדורה האנגלית של הספר בארצות הברית ובבריטניה, על פרס בסך מיליון דולר למי שיוכיח את השערת גולדבך. עד תום המועד ב 2002 שנקבע למתן ההוכחה לא נמצאה ההוכחה המבוקשת.
התאוריה של מרגריטטריילר ותקציר הסרט: סרטה של אנה נוביון על מרגריט דוקטורנטית למתמטיקה באוניברסיטה יוקרתית בפריז העוסק בניסיונה של מרגריט למצוא הוכחה להשערת גולדבך.
לקריאה נוספת
איאן סטיוארט, תיבת האוצרות המתמטיים של פרופסור סטיוארט, כנרת זמורה-ביתן דביר, 2012, הפרק "השערת גולדבך", עמ' 180–182.
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
קטגוריה:תורת המספרים
קטגוריה:תורת המספרים האדיטיבית
קטגוריה:מספרים ראשוניים
קטגוריה:בעיות פתוחות בתורת המספרים
קטגוריה:הבעיה השמינית של הילברט
קטגוריה:בעיות נודעות במתמטיקה
| 2024-08-01T00:27:42
|
מוזיקולוגיה
|
שמאל|ממוזער|250px|המילון הראשון למוזיקה בגרמנית, פורסם ב-1732
מוזיקולוגיה היא התחום האקדמי העוסק במוזיקה. זהו נושא רחב הנוגע בפנים רבות של המוזיקה כגון נגינה, הלחנה, היסטוריה של המוזיקה וכיוצא בזאת. המוזיקולוגיה כוללת גם למידה ספציפית של ז'אנרים (למשל מוזיקה אימפרסיוניסטית), היסטוריה של התיווי המוזיקלי, התפתחות כלי הנגינה וכדומה. התחום האקדמי העוסק במוזיקה שאינה מערבית נקרא אתנומוזיקולוגיה.
נושאים במוזיקולוגיה
היסטוריה של המוזיקה
הרמוניה
אקוסטיקה
תורת המוזיקה
פסיכולוגיה של המוזיקה
פילוסופיה של המוזיקה
אתנומוזיקולוגיה
תקופות במוזיקה המערבית
ראו גם
מוזיקולוגים
לקריאה נוספת
דון הרן, מוזיקולוגיה: תחומים ומגמות, ירושלים: מוסד ביאליק, 1974.
נפתלי וגנר, מוזיקה אז ועכשיו, תל אביב: מפה, 2004.
אבנר בהט, מוזיקה יהודית: שער לאוצרותיה ויוצריה, תל אביב: הקיבוץ המאוחד, 2011.
אוליבר סאקס, מוזיקופיליה: סיפורים על מוזיקה והמוח (תרגום: נעמי כרמל), תל אביב: מחברות לספרות, 2009.
דליה כהן, אקוסטיקה ומוזיקה, ירושלים: אקדמון, תשמ"ג.
דליה כהן, מזרח ומערב במוזיקה, ירושלים: הוצאת ספרים ע"ש י"ל מאגנס, 2006.
דליה כהן, שמע וידע של המרכיבים המוזיקליים, ירושלים: אקדמון, 1975.
קישורים חיצוניים
אתר החוג למוזיקולוגיה באוניברסיטה העברית
*
קטגוריה:מוזיקה
קטגוריה:היסטוריה של המוזיקה
| 2024-01-13T21:00:58
|
אקורד
|
אָקוֹרְד (באנגלית: Chord; בעברית: תַּצְלִיל) הוא צירוף של המקרים שלושה צלילים או יותר המנוגנים יחד (חוץ מאקורד 5, C5 לדוגמה)
אף מספר אקורדים ברצף היוצרים מתח והרפיה נקראים "מהלך הרמוני".
אקורדים משולשים
שמאל|ממוזער|400px|ארבעת סוגי האקורדים המשולשים, כולל סימונים נפוצים ומרווחים בטונים
האקורד המשולש במצבו היסודי (מסומן ) מורכב מטרצה ומקווינטה שמופיעות מעל הבס. קיימים ארבעה סוגים של אקורדים משולשים;
האקורד המז'ורי, מורכב מטרצה גדולה ומקווינטה זכה (מושלמת). האקורד נחשב "שמח" ויציב במיוחד, מאחר שהקווינטה והטרצה מופיעות בסדרת הצלילים העיליים של צליל השורש.
האקורד המינורי, מורכב מטרצה קטנה ומקווינטה זכה. האקורד נחשב "עצוב" ביחס לאקורד המז'ורי.
האקורד המוקטן, מורכב מטרצה קטנה ומקווינטה מוקטנת (מרווח הידוע גם בשם טריטון). בסולם דיאטוני, האקורד נוצר בדרגה השביעית (VII) במז'ור ובדרגה השנייה (II) במינור.
האקורד המוגדל, מורכב מטרצה גדולה ומקווינטה מוגדלת (מרווח אנהרמוני לסקסטה קטנה). האקורד אינו נוצר באופן טבעי במערכת הדיאטונית, אולם עלול להיווצר על הדרגה השלישית במינור, כאשר משתמשים בטון מוביל (מינור הרמוני).
שמם של האקורדים לפי התאוריה הקלאסית נקבע על ידי סוגם, צליל הבסיס שלהם, וצליל הטרצה (מז'ורית או מינורית – גדולה או קטנה בהתאמה). לדוגמה, משולש דו מינור, הוא אקורד משולש לפי ההסבר מעלה, אשר צלילו הבסיסי הוא דו, ובו טרצה קטנה בין צליל הבסיס לצליל הטרצה.
היפוכים של אקורדים
בצליל הבס של האקורד יכול להופיע גם צליל אחר מצליל השורש (הוא הצליל היסודי ממנו בנינו את האקורדים המשולשים הבסיסיים). אם צליל הטרצה של האקורד מופיע בבס, מכונה האקורד סקסטאקורד (או היפוך ראשון) ומסומן
, מאחר שהמרווחים המופיעים מעל הבס הם טרצה וסקסטה. כאשר מדובר באקורד מז'ור או מינור, נהוג לחשוב על הסקסטאקורד כבעל אופי קליל וזורם יותר מאשר האקורד במצבו היסודי. סקסטאקורד מוקטן יציב יותר מהאקורד המוקטן במצבו היסודי, מאחר שכך אין יחסי טריטון עם הבס.
ניתן לבנות את האקורד גם על צליל הקווינטה, ואז מתקבל קוורטסקסטאקורד (מכונה גם היפוך שני), והוא מסומן . גם במקרה זה האקורד נקרא כך משום שאלה המרווחים שמופיעים מעל הבס. לפי כללי ההרמוניה והולכת הקולות הבסיסיים, מדובר באקורד דיסוננטי המחייב פתרון (מאחר שקוורטה, כאשר היא מופיעה מעל הבס, נחשבת דיסוננס).
ספטאקורדים
שמאל|ממוזער|400px|שמונת סוגי האקורדים המרובעים (ספטאקורדים)
ספטאקורדים (מלשון ספטימה) הם אקורדים המכילים לא רק טרצה וקווינטה, אלא גם ספטימה. הספטימה של האקורד הופיעה לראשונה כתוצאה של הולכת קולות כצליל זר לאקורד – צליל עובר או צליל שוהה. כך למשל צליל הספטימה בדומיננט ספטאקורד (ספטאקורד הבנוי על הדרגה החמישית) הופיעה כצליל עובר בין מדרגה 5 למדרגה 3 של הסולם.
שמם של הספטאקורדים נגזר מהאקורד המשולש עליו הם מבוססים, ומשם הספטימה. כך למשל הדומיננט ספטאקורד הוא אקורד מז'ור עם ספטימה קטנה ייקרא לעיתים אקורד "מז'ור־קטן", או למשל אקורד מינור עם ספטימה קטנה ייקרא "מינור־קטן".
גם בספטאקורדים צליל הבס לא חייב להיות צליל השורש, וניתן ליצור היפוכים של האקורד. ההיפוך הראשון מכונה קווינט־סקסטאקורד ( ), ההיפוך השני מכונה טרצ־קוורטאקורד ( ), וההיפוך השלישי מכונה סקונדאקורד ( ). גם במקרה זה שמות ההיפוכים נובעים מהמרווחים המופיעים מעל הבס.
סימוני האקורדים בג'אז ובמוזיקה הקלה
שמאל|ממוזער|200px|אצבוע אקורד Am (לה מינור) בגיטרה
שיטה זו נהוגה בעיקר במוזיקה פופולרית, ונוחה במיוחד לנגינת ליווי בגיטרה ופסנתר.
האקורדים נרשמים לפי אותיות האלפבית הלטיני ומתחילות מהתו דו (c בלעז). משמעותן כדלקמן:
C - דו
D - רה
E - מי
F - פה
G - סול
A - לה
B - סי
בנוסף לשמו הבסיסי של האקורד, קיימים סימנים נוספים בשיטת סימוני האקורדים שמאפשרים להגדיר את תצורת האקורד בצורה מדויקת ומורכבת יותר. סימנים אלו תמיד יופיעו לפי סדר מסוים בכתיבת האקורד, כשהאות שמסמלת את תו האקורד תהיה תמיד הראשונה בסדר זה.
להלן רשימת הסימנים הנוספים בשיטת סימוני האקורדים, לפי הסדר בהם יופיעו.
1. תו האקורד הבסיסי, לפי סימונו באלפבית הלטיני.
2. היתקו של האקורד:
סימון לבמול
סימון לדיאז
3. כאשר האקורד מינורי, מוקטן או מוגדל, הוא מצוין על ידי:
סימון m (קיצור ל־minor) לאקורד מינורי.
סימון dim (קיצור ל־Diminished) לאקורד מוקטן.
סימון Aug (קיצור ל־Augmented) לאקורד מוגדל.
אם מופיע האקורד ללא ציונים מסוג אלו, ותופיע רק האות המסמלת את תו הבסיס של האקורד – האקורד הוא מז'ורי.
4. המספר מתייחס למרווח מצליל הבס שנוסף לאקורד. לדוגמה:
6 מציין כי יש להוסיף לאקורד סקסטה, כך למשל אקורד A6 יכיל את הצלילים לה־דו דיאז־מי־פה דיאז. בעולם ההרמוניה הקלאסית יתייחסו לאקורד זה כאל היפוך קווינט־סקסט של אקורד פה דיאז מינור עם ספטימה קטנה.
סימון 7 הוא יוצא דופן בשיטה זו, מכיוון שכשהוא מופיע באקורד הוא מורה לנגן דווקא את הדרגה השביעית־במול של אותו סולם, בעוד שאם נראה את אותו סימון בתוספת האותיות Maj (Maj7) אז נדע שמתכוונים לדרגה השביעית הטהורה.
ראו גם
מונחים בתאוריית המוזיקה
אקורד גיטרה
קישורים חיצוניים
לימוד אקורדים בפסנתר - סרטון הדרכה ביוטיוב בעברית
אינדקס אקורדים לגיטרה, באתר ezFolk.com
הערות שוליים
קטגוריה:הרמוניה
קטגוריה:תאוריית המוזיקה
| 2024-03-20T16:12:46
|
מרווח (מוזיקה)
|
בתאוריית המוזיקה, המונח מרווח מציין את היחס בגובה בין שני צלילים. במוזיקה הטונאלית, המרווח מוגדר בדרך כלל כיחס בין התדירויות של שני הצלילים או על פי המרחק בין התווים המייצגים אותם על הסולם הדיאטוני. באתנומוזיקולוגיה נהוג למדוד את המרווחים בסנטים, ובמוזיקה לא טונאלית ישנן שיטות רבות אחרות.
היחידה הבסיסית למדידת מרווחים מוזיקליים היא ה"טון". היחידה הקטנה ביותר במוזיקה המערבית היא חצי טון, ולפיה מכוונים כלי הנגינה המערביים. במוזיקה מזרחית לסוגיה משתמשים גם ברבעי טונים.
מרווחים קטנים מאוקטבה נקראים מרווחים פשוטים ואילו מרווחים גדולים ממנה נקראים מורכבים. בשיטה הטונאלית, לכל מרווח יש כמה גרסאות – זך או קטן או גדול, וכן מוגדל או מוקטן – שההבדל ביניהם הוא המרחק בין התווים (הגרסאות השונות מרוחקות זו מזו כדי חצי טון). שיטת השיום הנהוגה מביאה לקיומם של מרווחים זהים מבחינה פיזיקלית אך בעלי שמות שונים, למשל פרימה מוגדלת, סקונדה קטנה או טרצה מוגדלת. זאת בגלל הכורח לשמור על רצף שמותיהם של הצלילים: המרווח בין מי לפה תמיד יכונה סקונדה (המרווח בין מי במול ופה דיאז, לדוגמה, תמיד יכונה סקונדה – אך אילו היינו משיימים את התווים הללו כרה דיאז וסול במול, היינו מכנים אותו "קוורטה מוקטנת").
סוגי המרווחים
מרווח זך
בתאוריית המוזיקה, מרווח זך הוא מרווח שנעים לאוזן לשמוע אותו, והוא מרווח "צלול". למעשה, הצלילים הזכים מתיימרים להיות צליל אחד, אף שאפשר להבחין בכך שהם שניים. המרווחים הזכים שקיימים במוזיקה הם הפרימה, הקוורטה, הקווינטה והאוקטבה. מרווחים זכים נחשבים לקונסוננסים מקטגוריית "קונסוננסים מושלמים". המרווחים הזכים מופיעים בתחילת סדרת הצלילים העיליים .
מרווח קונסוננט בלתי מושלם
בתאוריית המוזיקה, מרווח קונסוננט בלתי מושלם הוא מרווח בין צלילים המתאימים זה לזה בצורה חלקית.
מרווח קונסוננט מושלם
במוזיקה של ימי הביניים, הפרימה, הקוורטה, הקווינטה והאוקטבה נחשבו המרווחים הקונסוננטים היחידים. במהלך ימי הביניים המאוחרים והגלישה אל הרנסאנס עם המעבר למוזיקה טונאלית, הפכו הטרצה והסקסטה (שמשלימה אותה לאוקטבה) במוזיקה המערבית למרווחים קונסוננטים אף הם. המרווחים הללו מופיעים בכל יצירה וכמעט בכל אקורד במערכת הטונאלית. קונסוננטים בלתי מושלמים מתפקדים באופן מושלם בהולכת קולות מסורתית של המוזיקה המערבית, גם כמרווחים מקבילים:
כך כותבים טרצות מקבילות: קובץ:Music Consonant tierd.PNG
כך כותבים סקסטות מקבילות:קובץ:Music Consonant sxt.PNG
מרווח דיסוננטי
בתאוריית המוזיקה, מרווח דיסוננטי הוא מרווח שצורם לאוזן, בו שני צלילים "מתנגשים" כביכול. המרווחים הדיסוננטיים שקיימים במוזיקה הם הסקונדה, הטריטון והספטימה. כשדיסוננט מופיע ביצירה הוא נדרש להיפתר, בדרך כלל אל הצליל שמתחתיו, בהתאם לחוקי הולכת הקולות.
ממוזער|מרכז|524px|כיצד הדיסוננטים נפתרים – בסולם דו מז'ור
המרווח הדיסוננט באקורדים
במוזיקה הקלאסית, מופיעים מרווחים דיסוננטיים במספר סוגי אקורדים:
בספטאקורד דומיננטי, כמו סול, סי, רה ופה (אקורד G7), פה יוצר מרווחים דיסוננטיים עם סי (טריטון) וסול (ספטימה), ונפתר לדו. קובץ:Music Disonant Acord note.PNG
באקורד עם צליל שוהה (Sus 4 או Sus2), כמו דו, פה וסול, הפה והסול יוצרים מרווח דיסוננטי, במקרה זה נפתר פה למי.
בקוורטסקסטאקורד – הקוורטה נחשבת לדיסוננס כשהיא יוצרת מרווח זה עם צליל הבס.
רשימת המרווחים
פרימה היא המרווח הראשון (מאיטלקית: prima, ראשונה), שהוא מרווח בין תו לאותו התו כלומר מרווח של אפס צלילים. פרימה נחשבת למרווח זך. באופן מעשי אין היא מהווה מרווח, משום שאיננה מכילה אפילו את היחידה הקטנה ביותר – חצי טון. כאשר מדובר במהלכים הרמוניים, יש משמעות גם למרווח הפרימה, גם אם אינו נשמע לאוזן. מצב זה נקרא אנהרמוניה או אוניסון. פרימה נוספת היא פרימה מוגדלת שמרווחה הוא חצי טון, כמו בין דו לדו דיאז או כמו בין רה לרה דיאז. זהו מרווח דיסוננט. המרווח המשלים (או ה"הופכי") של פרימה הוא האוקטבה, שגם היא מרווח זך.
סקונדה זהו המרווח השני (מאיטלקית: seconda, שנייה), הנחשבת לדיסוננס. המרווח סקונדה הוא מרווח בן שני צלילים סמוכים בסולם, כמו בין דו לרה. הסקונדה מתחלקת לשני סוגים: סקונדה קטנה, שהיא מרווח של חצי טון בין צליל לצליל כמו בין דו לרה במול, וסקונדה גדולה, שהיא מרווח של טון שלם כמו בין דו לרה. הסקונדה, כשצליליה מופיעים בו-זמנית צורמת ואינה נעימה לאוזן, בייחוד הסקונדה הקטנה. מרווח של סקונדה מתאפיין בחוסר יציבות ומבקש להיפתר – כלפי מעלה או כלפי מטה. המרווח המשלים את הסקונדה הוא הספטימה, הנושאת אותן תכונות בדיוק. יש עוד שני סוגים של סקונדה: סקונדה מוקטנת, שמרווחה הוא אפס טון, כמו בין סי לדו במול. סקונדה מוגדלת, שמרווחה הוא טון וחצי, כמו בין דו לרה דיאז. המרווח המשלים (או ה"הופכי") של סקונדה הוא הספטימה, שגם היא מרווח דיסוננטי.
טרצה זהו המרווח השלישי (מאיטלקית: terza, שלישית), המרווח טרצה הוא מרווח בן 3 צלילים, כמו בין דו למי. טרצה נחשבת למרווח קונסוננס בלתי מושלם. הטרצה מתחלקת גם היא ל: קטנה – טון וחצי – וגדולה – שני טונים. בסולם דו מז'ור תופיע טרצה גדולה בין דו למי, בין פה ללה ובין סול לסי. בין רה לפה, בין מי לסול ובין לה לדו ישנה טרצה קטנה. מרווח הטרצה מצליל היסוד של הסולם או של האקורד מגדיר אותו בהתאם לגודל הטרצה; מז'ורי – בעל טרצה גדולה, או מינורי – בעל טרצה קטנה.
קוורטה זהו המרווח הרביעי (מאיטלקית: quarta, רביעית), המרווח קוורטה הוא מרווח בן 4 צלילים, כמו בין דו לפה. קוורטה נחשבת למרווח זך כשאינה מופיעה מול הבס, בערך עד המוזיקה של סוף המאה ה-18. קוורטה מוגדלת היא טריטון (מיוונית: 3 טונים), שנחשב למרווח דיסוננטי.
קווינטה זהו המרווח החמישי (מאיטלקית: quinta, חמישית), המרווח קווינטה הוא מרווח בן 5 צלילים, כמו בין דו לסול. קווינטה נחשבת למרווח זך הקווינטה היא בת שלושה וחצי טונים ויכולה להיות מוגדלת (4 טונים) או מוקטנת (טריטון). הקווינטה מופיעה בסולם דו מז'ור בין דו לסול, בין רה ללה, בין מי לסי ובין פה לדו.
סקסטה זהו המרווח השישי (מאיטלקית: sexta, שישית), המרווח סקסטה הוא מרווח בן 6 צלילים, כמו בין דו ללה. סקסטה נחשבת למרווח קונסוננס בלתי מושלם. סקסטה קטנה היא בת ארבעה טונים וסקסטה גדולה בת ארבעה טונים וחצי. בסולם דו מז'ור מופיעה סקסטה קטנה בין מי לדו וסקסטה גדולה בין דו ללה ובין רה לסי.
ספטימה זהו המרווח השביעי (מאיטלקית: Septima, שביעית). המרווח ספטימה הוא מרווח בן 7 צלילים, כמו בין דו לסי. ספטימה נחשבת למרווח דיסוננט. ספטימה קטנה היא בת חמישה טונים וספטימה גדולה בת חמישה טונים וחצי. בסולם דו מז'ור נמצאת הספטימה הקטנה בין מי לרה ואילו הגדולה בין דו לסי. קיימים עוד שני סוגי ספטימה: ספטימה מוגדלת, שמרווחה הוא של שישה טון, כמו בין דו לסי דיאז וספטימה מוקטנת, שמרווחה הוא של ארבעה וחצי טון, כמו בין סול לפה במול. המרווח המשלים (או ה"הופכי") של ספטימה הוא הסקונדה, שגם היא מרווח דיסוננט.
אוקטבה זהו המרווח השמיני (מאיטלקית: octava, שמינית), המרווח אוקטבה הוא מרווח בן 8 צלילים, כמו בין דו לדו שמעליו. אוקטבה נחשבת למרווח זך. היא בת שישה טונים, מביאה את הסולם מחדש אל צליל הטוניקה שלו, אם גבוה או נמוך יותר.
נונה היא המרווח התשיעי (מאיטלקית: nona, תשיעית), היוצר את המרווח בין הדרגה הראשונה לתשיעית במודוסים, או בין השנייה לעשירית וכו'. המרווח מופיע בשתי צורות. האחת – נונה קטנה, שיוצרת מרווח של שישה וחצי טונים (אוקטבה + סקונדה קטנה, או אוקטבה + חצי טון). והשנייה – נונה גדולה, היוצרת מרווח של שבעה טונים (אוקטבה + סקונדה גדולה, או אוקטבה + טון שלם). הנונה נחשבת למרווח דיסוננטי.
אל רשימת המרווחים הללו המוכרים יותר מתווספים גם הדצימה (10) שהיא למעשה אוקטבה + טרצה, האונדצימה (11) שהיא אוקטבה + קוורטה וכולי.
לכל מרווח יש אחר המשלים אותו לאוקטבה ואופיו הצלילי דומה לזה שלו.
הסקונדה צורמת ואינה נעימה לאוזן. מרווח של סקונדה מתאפיין בחוסר יציבות ומבקש להיפתר בהתאם לכיוון – כלפי מעלה או כלפי מטה. המרווח המשלים את הסקונדה הוא הספטימה, הנושאת תכונות צליליות דומות, אך בניגוד לתצלילה ה"מכווץ" של הסקונדה, הספטימה נשמעת "רחבה" יותר.
הטרצה היא מרווח יציב ונוח, שאיננו דורש פתרון המסגרת ההרמוניה המסורתית. קריאת הקוקייה משתמשת במרווח זה, דבר הבא לידי ביטוי גם בשעוני קוקייה ופעמוני דלתות. היפוכה המשלים הוא מרווח הסקסטה, היציב כמוה.
קוורטה וקווינטה מאופיינות בתצליל "ריק". כל אחת היא היפוכה של השנייה ושתיהן יחד יוצרות אוקטבה מלאה. בעוד שהקווינטה נחשבת למרווח קונסוננטי באופן מוחלט, הדבר אינו כך בנוגע לקוורטה, ככתוב מעלה.
אוקטבה היא המרווח השלם והיציב ביותר, משום שלמעשה הוא כולל את כולו בעצמו והמשלים היחיד שלו הוא למעשה הפרימה. היא מכפילה את עצמה, כמו שירת אוניסונו – בקול אחד.
ראו גם
מונחים בתאוריית המוזיקה
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
*
קטגוריה:הרמוניה
קטגוריה:מונחים מוזיקליים
| 2024-06-18T07:30:52
|
תורת המספרים
|
תורת המספרים היא ענף של המתמטיקה העוסק בתחום רחב של נושאים, ששורשיהם בחקר התכונות של המספרים הטבעיים.
בעיות רבות בתורת המספרים הן קלות לניסוח אך קשות מאוד לפתרון, וענפים נכבדים במתמטיקה מודרנית פותחו תוך ניסיון לפתור בעיות מסוג זה. דוגמה ידועה היא המשפט האחרון של פרמה, ובעיות שהן עדיין פתוחות כמו השערת גולדבך (כל מספר זוגי הגדול מ-2, הוא סכום של שני ראשוניים), השערת הראשוניים התאומים (שלפיה יש אינסוף זוגות של ראשוניים שההפרש ביניהם הוא 2) והשערת מספרי מרסן הראשוניים (שלפיה יש אינסוף מספרי מרסן ראשוניים וכתוצאה מכך קיימים אינסוף מספרים משוכללים).
אף שרבות מהבעיות הוותיקות והקשות הללו לא מצאו עדיין את פתרון יש בחלקן התקדמות רבה, למשל בעניין השערת גולדבך הוכיח צ'ן ג'ינגרון כבר ב-1966 שכל מספר זוגי גדול דיו הוא סכום של מספר ראשוני ומספר בעל 2 מחלקים ראשוניים בלבד לכל היותר. גם בעניין השערת הראשוניים התאומים הוא התקדם בהוכיחו שלכל מספר שלם זוגי חיובי h, ישנם אינסוף ראשוניים p כך ש-p + h אף הוא בעל 2 מחלקים ראשוניים בלבד לכל היותר.Chen, J.R. (1973). "On the representation of a larger even integer as the sum of a prime and the product of at most two primes". Sci. Sinica. 16: 157–176. להשערה זו תרמו מכוון אחר גם טרנס טאו ו בהוכיחם שיש אין סוף זוגות ראשוניים שההפרש ביניהם הוא מספר זוגי קטן מ-246."Bounded gaps between primes". Polymath (michaelnielsen.org). Retrieved 2014-03-27.
תחומים בתורת המספרים
ניתן לחלק את תורת המספרים לתחומים, על-פי אופי הבעיות הנדונות ושיטות הפתרון.
בתורת המספרים האלמנטרית נחקרות תכונותיהם של המספרים השלמים ללא ניצולן של טכניקות מענפי מתמטיקה אחרים. שאלות הקשורות להתחלקות, האלגוריתם של אוקלידס למציאת מחלק משותף מקסימלי, פירוק לגורמים ראשוניים, מספרים משוכללים וסדרות חשבוניות נמצאות בתחום זה. משפטים מרכזיים הם המשפט הקטן של פרמה ומשפט אוילר המכליל אותו, משפט השאריות הסיני, ומשפט ההדדיות הריבועית. נלמדות גם פונקציות אריתמטיות, כמו הפונקציה (פי) של אוילר, שהן פונקציות המוגדרות על-פי תכונות מספריות.
תורת המספרים האנליטית משתמשת בכלים של חשבון אינפיניטסימלי ופונקציות מרוכבות כדי להתמודד עם בעיות העוסקות בתכונותיהם של המספרים השלמים. כלים אלה הם שימושיים ביותר בחקר תכונותיהם של המספרים הראשוניים: משפט המספרים הראשוניים, משפט מרכזי המתאר את צפיפותם של מספרים אלה, הוכח באמצעות כלים אנליטיים, וכמוהו גם תוצאות רבות אחרות הקשורות בראשוניים (ב-1949 מצאו פאול ארדש ואטלה סלברג הוכחה 'אלמנטרית' למשפט המספרים הראשוניים; הוכחה זו אינה משתמשת בכלים אנליטיים, אבל היא נחשבת למסובכת וקשה יותר מן ההוכחה האנליטית). השערת רימן היא בעיה פתוחה חשובה שצמחה מתורת המספרים האנליטית, ובעיות פתוחות כמו השערת גולדבך נחקרות באמצעים דומים.
ענף חשוב אחר בתורת המספרים האנליטית הוא תורת הקירובים הדיופנטיים, העוסקת בקירובים רציונליים למספרים אי-רציונליים ומאפשרת לחקור את הפתרונות השלמים של משוואות כגון .
תורת המספרים האלגברית עוסקת בשלמים אלגבריים שהם הכללה של המספרים השלמים הרגילים: מספרים כמו או הם שלמים אלגבריים. למספרים אלה יש, בהנחות מסוימות, תכונות דומות למספרים השלמים הרגילים, וניתן בעזרתם לתקוף ביתר-קלות בעיות בתורת המספרים.
בגאומטריה אלגברית אריתמטית חוקרים בעיות בתורת המספרים בכלים המשלבים גאומטריה ואלגברה. האובייקטים העיקרים הנחקרים בתחום הם סכימות אריתמטיות. בתחום זה נודעת חשיבות מיוחדת לחקר עקומים אליפטיים והנקודות השלמות והרציונליות עליהם; ההוכחה של ויילס למשפט האחרון של פרמה שייכת לתחום זה. השם תורת המספרים הגאומטרית (או גאומטריה של מספרים) מתייחס לתחום קלאסי יותר, בעיקר התורה של מינקובסקי הדנה בגאומטריה של סריגים.
תורת המספרים החישובית עוסקת בחקר אלגוריתמים הרלוונטיים לתורת המספרים. לאלגוריתמים לבדיקה מהירה האם מספר נתון הוא מספר ראשוני ולפירוק לגורמים חשיבות גדולה בקריפטוגרפיה, תחום שהפך את תורת המספרים מענף עיוני לענף שימושי ביותר.
תורת המספרים האדיטיבית עוסקת בשאלות ובעיות בתורת המספרים המבקשות להציג מספר כסכום של מספרים מקבוצה נתונה. (למשל מספרים מקבוצת ה[ראשוניים] בהשערת גולדבך ומספרים מקבוצת החזקות בבעיית ווארינג)
תורת המספרים ההסתברותית מיישמת שיטות של הסתברות לתורת המספרים, בעיקר לגבי מספר הגורמים הראשוניים של מספר. ממייסדי תורה זו היה פאול ארדש.
היסטוריה
המספרים הטבעיים מלווים את האדם משחר התרבות. לא ידוע מתי בדיוק נולד העניין בשאלות "מופשטות" הקשורות במספרים, שאלות שאינן קשורות ישירות בספירת עצמים. טבלאות בבליות קדומות, מהתקופה שבין 1900 ל-1600 לפנה"ס, דנות בשלשות פיתגוראיות, דהיינו מספרים שלמים המקיימים את התנאי . טבלה מפורסמת בשם פלימפטון 322 שנחשבה בתחילה כמכילה רישום עסקאות מסחריות, היא למעשה רשימה מסודרת ומדויקת למדי של שלשות כאלה, אם כי אין זה ודאי שלכך הבבלים כיוונו.
תורת המספרים זכתה לפריחה ביוון הקדומה, במיוחד בעבודותיהם של פיתגורס, אוקלידס ודיופנטוס.
תורמים בולטים לפיתוחו של ענף זה בעת החדשה הם פרמה, אוילר וגאוס.
ראו גם
גאומטריה דיופנטית ומשוואה דיופנטית
קומבינטוריקה אריתמטית
לקריאה נוספת
תורת המספרים האלמנטרית, האוניברסיטה הפתוחה, 2003
קישורים חיצוניים
Oystein Ore, Number Theory and its History, McGraw-Hill, 1948
הערות שוליים
*
| 2024-07-14T10:28:24
|
קרל פרידריך גאוס
|
יוהאן קרל פרידריך גאוס (בגרמנית: Johann Carl Friedrich Gauß , 30 באפריל 1777 – 23 בפברואר 1855) היה מתמטיקאי, פיזיקאי ואסטרונום גרמני, מגדולי המתמטיקאים של כל הזמנים.
גאוס תרם רבות בתחומי האלגברה, תורת המספרים, אנליזה מתמטית, סטטיסטיקה, גאומטריה דיפרנציאלית, גאודזיה, תורת הכבידה, תורת החשמל והמגנטיות, אסטרונומיה, אופטיקה ועוד. המגנום אופוס שלו, "מחקרים אריתמטיים" (Disquisitiones Arithmeticae), נחשב ליצירה המכוננת של תורת המספרים המודרנית, ונודעה לה השפעה כבירה על התפתחות הדיסציפלינות המתמטיות הטהורות בשתי המאות שחלפו מאז פרסומה.
גאוס מכונה לעיתים קרובות בספרות המתמטית "נסיך המתמטיקאים" ו"גדול המתמטיקאים מאז ימי קדם", זאת בשל השפעתו יוצאת הדופן על תחומים רבים במתמטיקה ובמדע.
ביוגרפיה
200 px|שמאל|ממוזער|פסל של גאוס בעיר הולדתו, בראונשווייג
גאוס נולד בבראונשווייג שבסקסוניה התחתונה כבן יחיד למשפחת פועלים ענייה. אמו מעולם לא תיעדה את תאריך הלידה שלו, אולם זכרה שהוא נולד ביום רביעי, שמונה ימים לפני חג העלייה, שהוא עצמו מתרחש 39 ימים אחרי חג הפסחא. גאוס פתר מאוחר יותר את חידת תאריך לידתו בקונטקסט של מציאת תאריך חג הפסחא, ופיתח שיטות לחשב את מועדי החג בעבר ובעתיד.
גאוס היה ילד פלא. הוא עצמו סיפר כי עמד על סוד הפעולות האריתמטיות עוד בטרם ידע לדבר. קיימים סיפורים רבים על גאונותו כילד, רובם נחשבים לאגדות. אחד מהם, המובא בספרו של אריק טמפל בל, Men of Mathematics, מספר כי עוד בטרם מלאו לו שלוש שנים, נתגלה להוריו כישרונו המתמטי הייחודי: אביו עסק בהכנת גיליון השכר השבועי של הפועלים שבהשגחתו וביצע במשך מספר דקות את החישובים המסובכים. כאשר סיים את החישוב, אמר לו בנו שנפלה טעות בחישוב, ונקב בתוצאה שחישב בראשו. סיפור מפורסם אחר מבית הספר היסודי מספר כי מורהו של גאוס ביקש להעסיק את תלמידי הכיתה בתרגיל שלפתרונו הייתה דרושה שעה ארוכה. התרגיל היה לחבר את המספרים מ-1 עד 100. מספר שניות לאחר שהתרגיל הוצג לתלמידים, גאוס, שהיה באותה עת בן 7 שנים בלבד, הניח את לוח-היד שהיה נהוג באותם ימים, קרא "!Lieget se" ("הנה זה מונח", בניב המקומי) ונקב בתוצאה: 5,050. בדיעבד התברר כי הוא גילה את הנוסחה לטור חשבוני מבלי להיות מודע לכך: הוא הבחין שסכום האיבר הראשון והאחרון זהה לסכום האיבר השני והלפני האחרון וכן הלאה (1 + 100, 2 + 99, ..., 50 + 51). כלומר כדי למצוא את הפתרון לתרגיל יש להכפיל 101 במספר הזוגות (ששווה למחצית של מספר איברי הסדרה), וכך מתקבל הפתרון (5,050=101X50).
אביו של גאוס, שהיה חסר השכלה ואב קשוח, רצה כי בנו ימשיך בדרכו ויהיה לבנאי, ולכן התנגד להמשך לימודיו של בנו. אך אמו הכירה בגאונותו של בנה ותמכה בהמשך לימודיו. מורהו ביטנר הכיר אף הוא בגאונותו של גאוס והסב אליו את תשומת לבו של הדוכס מבראונשווייג, קרל וילהלם פרדיננד. הדוכס אכן נתן את תמיכתו וחסותו בהמשך לימודיו התיכוניים והאוניברסיטאיים של גאוס.
תחילת דרכו
גאוס קיבל מלגה מהדוכס, ובשנים 1792 עד 1795 למד ב-Collegium Carolinum (לימים האוניברסיטה הטכנית בבראונשווייג). משם המשיך ללימודים גבוהים באוניברסיטת גטינגן, שם למד עד 1798. בעודו באוניברסיטה, גילה מחדש באופן בלתי תלוי מספר מושגים ומשפטים חשובים: משפט הבינום המוכלל, הממוצע האריתמטי-גאומטרי, ומשפט ההדדיות הריבועית. הפריצה שלו התרחשה ב-1796, כאשר הראה באמצעות הרעיון של הרחבת שדות שכל מצולע משוכלל שמספר צלעותיו הוא מספר פרמה (ועקב כך כל מכפלה של מספר פרמה בחזקה של 2), ניתן לבנייה בסרגל ובמחוגה. תגלית זו הייתה ההתקדמות המשמעותית הראשונה בנושא בניות בסרגל ובמחוגה זה למעלה מ-2,000 שנה: בעיות בנייה העסיקו מתמטיקאים עוד מימי יוון העתיקה, והייתה להן חשיבות רבה בהתפתחות האלגברה; בזכות האנליזה המעמיקה של פולינומים ציקלוטומיים, הן פתחו שערים לתאוריות מתמטיות עמוקות כמו תורת גלואה. תגלית זו היוותה נקודת מפנה בחייו של גאוס, מכיוון שהניעה אותו לבחור במתמטיקה כקריירה ולא בבלשנות, שבה התעניין באותה עת. כחובב בלשנות נלהב שלט גאוס בשפות רבות: גרמנית, יוונית, לטינית, צרפתית, אנגלית ודנית.
1796 הייתה השנה הפרודוקטיבית ביותר עבור גאוס ותורת המספרים. ב-30 במרץ הוא גילה כי מצולע משוכלל בן 17 צלעות ניתן לבנייה בסרגל ומחוגה. גאוס היה גאה מאוד בתגליתו, ואף ביקש שייחרט על מצבתו מצולע משוכלל בן 17 צלעות. הוא פיתח את האריתמטיקה המודולרית, כלי בעל יכולת הפשטה ניכרת בתיאור מניפולציות בתורת המספרים. ב-8 באפריל 1796 היה הראשון שהוכיח את משפט ההדדיות הריבועית, משפט עמוק וכללי המאפשר למתמטיקאים לקבוע קיום פתירות של כל משוואה ריבועית באריתמטיקה מודולרית. גאוס כינה אותו בשם "משפט הזהב", ועדות לחיבה שרחש לו היא שפרסם שש הוכחות שונות שלו במהלך חייו (שתיים נוספות פרי עטו פורסמו לאחר מותו). משפט המספרים הראשוניים, אשר שוער ב-31 במאי, נותן הבנה טובה כיצד מתפלגים המספרים הראשוניים בין המספרים הטבעיים. ב-10 ביולי גאוס גילה שכל מספר טבעי ניתן להצגה כסכום של שלושה מספרים משולשים לכל היותר, ותיעד את התגלית בהערה מפורסמת ביומנו: "אאורקה! ∆ + ∆ + ∆ = num". ב-1 באוקטובר הוא גילה תוצאה על מספר הפתרונות של פולינום בעל מקדמים השייכים לשדה סופי, שהובילה להשערות וייל 150 שנה מאוחר יותר.
שנות הביניים
שמאל|ממוזער|העמוד הראשי של מחקרים אריתמטייםבעבודת הדוקטורט שלו משנת 1799, "הוכחה חדשה לכך שכל פולינום במשתנה אחד ניתן לפרק כמכפלה של גורמים ממשיים מן המעלה הראשונה והשנייה", סיפק גאוס הוכחה מבריקה של המשפט היסודי של האלגברה, משפט חשוב שממנו נובע כי לכל פולינום ממעלה n יש בדיוק n שורשים מרוכבים. עבודת הדוקטורט שלו הכילה ביקורת וסקירה מקיפה של ניסיונות הוכחה קודמים של המשפט, שנעשו על ידי אוילר, לגראנז' וד'אלמבר, והיא הייתה העבודה הראשונה שהצביעה על הפגם הבסיסי בהוכחות קודמות אלו של משפט זה. ההוכחה שלו הכילה טיעון מקורי, טופולוגי במהותו, והגישה הכללית שנקט בהוכחה הייתה מקורית. באופן אירוני, גם ההוכחה של גאוס לא הייתה שלמה, והיה בה פער לוגי, בשל שימוש "מובלע" במשפט העקום של ז'ורדן, ולפיכך היא אינה קבילה בסטנדרטים מודרניים. גאוס זיהה את החלל בהוכחתו, ובמרוצת חייו סיפק עוד שלוש הוכחות שונות של תוצאה זו; שתיים נוספות ב-1816 (האחת אלגברית באופיה והשנייה אנליטית), והאחרונה שבהן ב-1849, הנחשבת לדקדקנית ביותר מביניהן, לפי הסטנדרטים של היום. מאמציו להוכיח את המשפט היסודי הסירו לחלוטין את הספקות לגבי תקפותם של המספרים המרוכבים.
ב-1801 פרסם גאוס את יצירת המופת הגדולה ביותר שלו: "מחקרים אריתמטיים" (Disquisitiones Arithmeticae), שאת כתיבתה השלים עוד ב-1798, אך החליט לפרסמה רק שלוש שנים מאוחר יותר. ביצירה זו הציג גאוס לראשונה כלי חדש לתיאור בעיות בתורת המספרים - אריתמטיקה מודולרית, הוכיח לראשונה את משפט ההדדיות הריבועית, יצר את תורת התבניות הריבועיות, ויצר תאוריה של בנייה בסרגל ובמחוגה (שעל פיה הוכיח כי המצולע המשוכלל בן 17 צלעות ניתן לבנייה). הניתוח שגאוס נתן בספרו לתורת התבניות הריבועיות היה מעמיק במיוחד, ומלא ברעיונות ובמושגים חדשים. האופן שבו ניתח בעיות והקונספציה החדשה שהציג בספר היוו מקור השראה למתמטיקאים במשך דורות רבים אחרי פרסומו. כך, למשל, ניתוחו של גאוס את בעיות הבנייה בסרגל ומחוגה הכיל חלק מהאלמנטים הרעיוניים של תורת גלואה, וספר זה היווה מקור השראה לגלואה.
באותה שנה גילה האסטרונום האיטלקי ג'וזפה פיאצי את האסטרואיד קרס. אולם פיאצי היה יכול לעקוב אחריו רק למשך מספר חודשים בלבד, וחלק מסלולו שבו הצליח לצפות היווה רק 3 מעלות בשמי הלילה. לאחר מכן נעלם קרס באופן זמני מאחורי ההילה של השמש. מספר חודשים מאוחר יותר, כאשר קרס היה אמור להופיע שוב, לא היה פיאצי מסוגל לאתר אותו מחדש: הכלים המתמטיים של התקופה לא היו מסוגלים לבצע חיזוי של מיקום האסטרואיד על פי מידע כל-כך זעום, שכן 3 מעלות מהווים פחות מ-1% ממסלולו של האסטרואיד.
גאוס, שהיה אז בן 23, שמע על הבעיה והחליט לנסות ולחזות את מיקומו של האסטרואיד. לאחר שלושה חודשים של עבודה מאומצת, הצליח גאוס לחזות את הזמן (דצמבר 1801) ואת המקום שבו יופיע האסטרואיד קרס שוב. ואכן, שנה לאחר שנראה בפעם הראשונה, הופיע קרס מחדש בזמן ובמקום שגאוס חזה. התחזית למיקום התבררה כמדויקת בדרגה של חצי-מעלה כאשר האסטרואיד נצפה על ידי הברון פרנץ פון זאך ב-31 בדצמבר 1801 בעיר גותה, ויממה מאוחר יותר על ידי היינריך אולברס בברמן. ההישג הביא לגאוס תהילה והכרה מיידית גדולה, והוביל לכך שהוצעה לו משרה כפרופסור לאסטרונומיה וכמנהל מצפה הכוכבים של אוניברסיטת גטינגן. העובדה שהחיזוי היה כה מדויק, חרף מגבלות הכלים המתמטיים בני אותו זמן, זעזעה את הקהילה המדעית באותה תקופה. זאך כתב כי "בלעדי העבודה האינטליגנטית והחישובים של גאוס ייתכן כי לעולם לא היינו מוצאים מחדש את קרס שוב". בשלב זה בחייו עדיין נתמך גאוס במלגה שניתנה לו מטעם הדוכס מבראונשווייג ולא נזקק לעבודה. אולם עם מותו של הדוכס ב-1807, החליט לקבל את המשרה שהוצעה לו והחזיק בה עד יום מותו.
השיטה של גאוס הייתה כרוכה בקביעת חתך חרוט במרחב בהינתן המוקד שלו (השמש), וחיתוך החרוט עם 3 ישרים נתונים (קווי ראייה מכדור הארץ לקרס, כשכדור הארץ עצמו נע במסלול אליפטי), ובהינתן הזמן שנדרש לקרס לעבור את הקשתות המותוות בין ישרים אלו (אשר מהם ניתן לחשב את אורך הקשתות באמצעות החוק השני של קפלר). בעיה זו מובילה למשוואה ממעלה שמינית, שפתרון אחד שלה, מסלול כדור הארץ, ידוע. הפתרון שמחפשים מופרד אז מ-6 האחרים בהתבסס על התנאים הפיזיקליים. בעבודה זו גאוס השתמש בשיטות קירוב מעמיקות שיצר במיוחד לצורך מטרה זו.
שיטה אחת כזו הייתה טרנספורם פוריה מהיר (Fast Fourier Transform). בעוד שיטה זו מיוחסת בדרך כלל למאמר משנת 1965 של המתמטיקאים ג'יימס קולי וג'ון טוקי, גאוס פיתח אותה כשיטת אינטרפולציה טריגונומטרית. המאמר שלו, Theoria Interpolationis Methodo Nova Tractata, פורסם רק לאחר מותו בכרך השלישי של אוסף העבודות שלו. עבודה זו אף חוזה את ההצגה הראשונה של ז'וזף פורייה על הנושא בשנת 1807.
ימין|ממוזער|300px|התפלגויות נורמליות שונות בסטטיסטיקה
גילוי האסטרואיד קרס על ידי פיאצי הוביל את גאוס לעבודתו המונומנטלית על התאוריה של תנועת אסטרואידים המושפעים מגופים גדולים, אותה פרסם בשנת 1809 בשם "תאוריה של תנועת הגופים השמימיים בחתכי חרוט סביב השמש". בעבודה זו הוא כיסה, איחד וייעל את המתמטיקה של חיזוי המסלולים של המאה ה-18 עד כדי כך שהיא נחשבת לאבן פינה בתולדות האסטרונומיה החישובית. החיבור הציג את קבוע הכבידה הגאוסי, והכיל יישום מעמיק וממצה של שיטת הריבועים הפחותים אותה המציא, שיטה אשר משתמשים בה בכל ענפי המדעים המדויקים כדי להקטין למינימום את ההשפעה של שגיאות המדידה. באמצעות הגדרת ההתפלגות הנורמלית של שגיאות, הוכיח גאוס בחיבורו את שיטתו שלו (ראו גם: סטטיסטיקת גאוס-מרקוב). ההתפלגות הנורמלית, שנחשבת להתפלגות החשובה ביותר בסטטיסטיקה ומיושמת בתחומי חיים רבים ובכל תחומי המדע, נקראת מאז בשם "פעמון גאוס" או "גאוסיאן". שיטה זו תוארה קודם לכן על ידי לז'נדר ב-1805 אך גאוס טען כי הוא השתמש בה כבר ב-1795.
בין השנים 1812 ל-1818, השנים הראשונות לאחר חזרתו לגטינגן, היה לגאוס פרץ נוסף של רעיונות יצירתיים בתחומים שונים במתמטיקה, ובעקבותיו פרסם מספר רב של מאמרים בולטים, בהם מאמרו משנת 1813 בו מצא באופן אנליטי טהור את המשיכה שיוצר אליפסואיד בכל נקודה במרחב, מאמרו "חקירות כלליות חדשות על הטור האינסופי" שפתח את העידן הריגורוזי של האנליזה המתמטית והיה הדיון השיטתי הראשון על טורים היפרגאומטריים וההצגה של הפונקציה ההיפרגאומטרית, מאמרו "שיטה חדשה לחישוב ערכי אינטגרלים על ידי קירוב" - חיבור על שיטה חדשה לאינטגרציה נומרית, מאמרו "קביעת הדיוק של תצפיות" ובו דיון באמדים סטטיסטיים, וכן מאמרו פורץ הדרך באסטרונומיה תאורטית משנת 1818 בו הוכיח שהפרטורבציה המסלולית הנגרמת על ידי גוף מסיבי לגוף קטן שקולה לפרטורבציה אשר הייתה נגרמת על ידי טבעת מסה אליפטית שצפיפותה בכל נקודה פרופורציונלית למסת הכוכב ויחסית הפוך למהירותו באותה נקודה (עבודתו על הפרטורבציות במסלולו של פאלאס הובילה אותו למשפט זה).
ב-1818 החליט גאוס לנצל את יכולותיו החישוביות לשימוש מעשי והוביל סקר גאודזי של ממלכת הנובר, וקישר לסקרים דניים מקבילים. כדי לקדם את הסקר המציא גאוס את ההליוטרופ, מכשיר העושה שימוש במראה כדי להחזיר את אור השמש על פני מרחקים גדולים במטרה לסמן ולמדוד מרחקים של עמדות. מחקריו בגאודזיה העמידו יסודות חדשים למדע הגאודזיה, ותרמו לנושאים רבים: יישומים מתמטיים כגון התאוריה המתמטית של קווים גאודטיים על משטח עקום, תיאור הצורה של כדור הארץ (בין היתר טבע את המונח "גאואיד") והסבר לאי רגולציות שלה, הכנת מפות מדויקות יותר של אזורים שונים, שיטות אינטרפולציה טריגונומטרית ועוד.
הסקר של הנובר עורר בגאוס עניין בגאומטריה דיפרנציאלית, תחום במתמטיקה הדן במשטחים ובעקומות. בין השאר יצר בתחום זה מושג מרכזי המתאר עקמומיות של משטחים, וקרוי על שמו עקמומיות גאוס. ב-1827, גאוס גילה וניסח משפט מתמטי חשוב ביותר בתחום זה (Theorema Egregium), המקשר בין הרעיון של עקמומיות משטח לגאומטריה של הצורות המתקיימות עליו, כלומר לזוויות ולמרחקים הנמדדים על פני המשטח ולהבדל בין תוצאות המדידות על פני המשטח לבין אלו הנקבעות בגאומטריה אוקלידית. המשפט ביסס את החשיבות היסודית שיש לעקמומיות גאוס בגאומטריה דיפרנציאלית. הוא פרסם משפט זה ואת מכלול התאוריה שלו על משטחים עקומים בחיבורו מאותה שנה "חקירות כלליות על משטחים עקומים", שהוא יצירתו המרכזית בתחום זה. גאוס ניסח והוכיח גם את המשפט הידוע כמשפט גאוס-בונה, המקשר בין הגאומטריה של משטח לטופולוגיה שלו, משפט בעל חשיבות בהנחת יסודות הטופולוגיה.
שמאל|ממוזער|250px|קרל פרידריך גאוס, 1828
ב-1820 החל מתמטיקאי הונגרי בשם יאנוש בויאי, בנו של פרקש בויאי שהיה חבר טוב של גאוס, ליצור את התאוריה שלו לגבי גאומטריה לא-אוקלידית, ופרסם תוצאות לגביה ב-1832. תוצאות אלו הביאו לשינוי פרדיגמה משמעותי בהבנה של תחום הגאומטריה, שכן הן שחררו מתמטיקאים מהאמונה המוטעית שרק באמצעות מערכת האקסיומות של אוקלידס ניתן לבנות גאומטריה עקבית ונטולת סתירות פנימיות. מאוחר יותר טען גאוס שהוא הגיע בעצמו לתוצאות שפרסם בויאי לפניו אבל לא פרסמן מעולם; הוא כתב לפרקש בויאי: "לשבח עבודה זו יהיה זה למעשה לשבח את עצמי. שכן כל תכולת העבודה... מתלכד כמעט במדויק עם ההרהורים המתמטיים שלי עצמי אשר העסיקו אותי במהלך שלושים או שלושים וחמש השנים האחרונות". הוא אכן הגיע לתוצאות אלו, כפי שניתן ללמוד ממכתבו לפרנץ אדולף טאורינוס בשנת 1824, אך סירב לפרסמן מחשש לזעם ההמונים ("מוג לב במקצת" כינה אותו בשל כך מדען המחשב אדסחר דייקסטרה).
שנותיו האחרונות
אחרי 1828 החל להסתמן כיוון חדש בעבודתו של גאוס, והוא החל לחקור בעיקר בעיות בפיזיקה תאורטית. הפירות הראשונים שהניב מחקר זה היו מאמרו על מכניקה משנת 1829: "על ניסוח יסודי חדש של המכניקה", בו ניסח מחדש את המכניקה הקלאסית באמצעות עיקרון חדש בחשבון וריאציות (עקרון האילוץ המינימלי של גאוס), ומאמרו משנת 1830 על נימיות: "עקרונות כלליים של תאוריית הצורה של נוזלים בשיווי משקל", בו דן בנוזלים במצב שיווי משקל וסיפק בסיס ריגורוזי חדש לתחום. בתקופה זו החל גם להתעניין בקריסטלוגרפיה, והגיע למספר תוצאות חשובות; הוא הציע מערכת סימון קריסטלוגרפית שהייתה למעשה שקולה למערכת אינדקס מילר. בהשראת מחקרו הקריסטלוגרפי, פתר גאוס את בעיית "אריזת הכדורים האופטימלית" - הוכחת השערת קפלר - במקרה של מארז סריגי (lattice) רגולרי (אי-האפשרות של אריזות לא רגולריות צפופות יותר לא הוכחה עד 1998).
ב-1831 החל גאוס בשיתוף פעולה עם הפיזיקאי וילהלם ובר. שיתוף פעולה זה היה פורה ביותר והוביל לידע חדש בתאוריה של האלקטרומגנטיות, כגון ייצוג של יחידה מגנטית במונחים של מסה, אורך וזמן, וכן גילוי חוקי קירכהוף. ובר וגאוס הגיעו לתגליות רבות בנוגע לחשמל סטטי, תרמי, וזה הנובע מחיכוך, אך לא פרסמו אותן, בעיקר משום שמחקרם התמקד במגנטיות ארצית. גאוס עצמו ניסח את חוק גאוס באלקטרוסטטיקה (שמהווה מקרה פרטי של משפט גאוס באנליזה וקטורית), אחד החוקים הבסיסיים והחשובים ביותר בתחום זה, וכן את חוק גאוס במגנטיות. ב-1833 תכננו גאוס וובר את הטלגרף האלקטרומגנטי הראשון, באורך 3 קילומטר, שקישר את מצפה הכוכבים אל מכון הפיזיקה בתוך אוניברסיטת גטינגן. גאוס וובר עמדו מיד על חשיבות המצאתם להתפתחות התעשייתית בעולם, וובר התנבא כי "הטלגרף יעשה לעולם את מה שמערכת העצבים עושה לגוף האנושי". המעבדה של גאוס וובר הייתה אחראית על פיתוח מספר אמצעי מדידה בתחום האלקטרומגנטיות, ובין היתר הם המציאו את המגנטומטר הראשון. באמצעות המגנטומטר שהמציא, מדד גאוס ב-1835 לראשונה את עוצמת השדה המגנטי של כדור הארץ. כמו כן פיקח גאוס על בנייתו של מתקן מגנטי במצפה הכוכבים, ויחד עם ובר ייסד את "המועדון המגנטי" (magnetischer Verein), אשר תמך במדידות של השדה המגנטי של כדור הארץ באזורים שונים.
ממוזער|300px|left|המגנטומטר של גאוס וובר.
כחלק מפרויקט זה פיתח גאוס שיטה למדידת העוצמה האופקית של שדה מגנטי, שיטה אשר היוותה למעשה את התאוריה המתמטית להפרדה בין המקור הפנימי (הגלעין והקרום) לבין המקור החיצוני (המגנטוספירה) של השדה המגנטי של כדור הארץ. באחד ממאמריו על התאוריה המגנטית שלו יישם גאוס את התאוריה המתמטית שלו והמידע הניסויי הרב שצבר על השדה המגנטי של כדור הארץ, וכך פילסה את עצמה תגלית עולמית כאשר גאוס יכול היה, לראשונה בהיסטוריה, להצביע על המיקום המדויק של הקטבים המגנטיים של כדור הארץ, נושא שריתק ימאים מאז ימי קדם. מספר שנים קודם לכן, ב-1831, איתר מגלה הארצות הבריטי ג'יימס קלארק רוס לראשונה באופן מקורב את הקוטב המגנטי הצפוני. תוצאות חישוביו של גאוס הצביעו על אותו אזור גאוגרפי, וסטו כ-3 מעלות ו-30 דקות קשת מהמיקום האמיתי, מה שהוכיח את אמינות התאוריה. פעילותו הענפה של המועדון המגנטי במדידת השדה המגנטי הארצי הניבה את ה"אטלס המגנטי" הראשון של כדור הארץ, שיצא לאור בפרסום משותף של גאוס וובר משנת 1840.
ב-1840 פרסם גאוס את חיבורו המשפיע Dioptrische Untersuchungen, שבו תיאר את האנליזה השיטתית הראשונה של היווצרות דמויות תחת הקירוב הפראקסיאלי (אופטיקה גאוסיאנית). בין התוצאות הרבות בחיבור, הוכיח גאוס כי מערכת אופטית ניתנת לאפיון באמצעות 6 הנקודות הקרדינליות שלה, גזר את נוסחת העדשות הגאוסיאנית, טיפל לראשונה באופן מתמטי בעדשות עבות, והראה שההדמיה של מערכות אופטיות סימטריות מסוימות ניתנת לביטוי כפיתוח לטור שבו האיבר הראשון מספק את ההתנהגות הסטיגמטית האידיאלית, והאיברים מסדרים גבוהים יותר מתארים את האברציות. בסיסי ככל שהוא נראה היום, חיבור זה עסק בנושאים רבים שלא הובנו היטב לפני פרסומו, לפחות לא באופן מתמטי מדויק, ומסיבה זו בדיוק הוא כונה לפעמים "עבודתו המדעית החשובה ביותר". גאוס פעל גם במישור הפרקטי של האופטיקה, חקר את הבעיה של בניית אופטיקה עם עיוותים מינימליים, ושיפר את התכנון של טלסקופים ומכשירים אופטיים אחרים. לפועלו של גאוס בתחום האופטיקה במרוצת השנים הייתה השפעה ראויה לציון על התפתחות התעשייה האופטית בגרמניה.
אחרי 1840 הלכה והצטמצמה בהדרגה פעילותו המדעית של גאוס. הוא עסק בבעיות מתמטיות בעלות חשיבות משתנה; מספר פאזלים קומבינטוריים (בהם חידת שמונה המלכות), בעיות מתמטיות מרכזיות מסוימות ועוד. הוא המשיך לעסוק בבעיות בפיזיקה תאורטית ובפיזיקה ניסויית, ונותר פעיל מאוד באסטרונומיה תצפיתית; הוא המשיך לעשות תצפיות וחישובים אסטרונומיים, והמשיך במחקרו על מגנטיות כדור הארץ. מחקריו המתמטיים והפיזיקליים עסקו בהתכנסות של טורים, מתמטיקה אקטוארית, בעיות מכניות הקשורות בסיבוב כדור הארץ (בהמשך למחקריהם של לגראנז', פלאנה, הנסן וקלאוזן), בשיפורים למטוטלת פוקו ועוד. בתקופה זו גאוס אימץ תחביב חדש של איסוף עיתונים וכל סוג שהוא של חדשות פיננסיות. הוא נודע כמשקיע חכם, וממשלות רבות ברחבי אירופה אף הציעו לו להיות שר אוצר. הספקולציות הפיננסיות שלו עזרו לו להשיג הכנסה שנתית הגבוהה פי 200 מהמשכורת השנתית שלו. ב-1851 ביסס בפעם האחרונה אוסף חדש של עקרונות מדעיים, הפעם במתמטיקה אקטוארית, שעסקו בתאוריות מתמטיות של ביטוחים וקרנות פנסיה.
ב-1854 בחר גאוס את הנושא להרצאה המפורסמת של תלמידו ברנהרד רימן, "על ההיפותזה העומדת ביסודות הגאומטריה". בדרך חזרה לביתו מהרצאתו של רימן, סיפר ובר שגאוס היה נרגש ומלא שבחים על ההרצאה.
גאוס נפטר בשנת 1855 (כחודשיים לפני יום הולדתו ה-78), בגטינגן, שם אף נקבר. מוחו של גאוס לא נקבר עמו אלא נמסר למחקר מדעי; נמצא כי משקלו 1,492 גרם ושטחו הצֶרֶבְּרָלִי 219,588 סמ"ר. נמצאה גם רמת פיתולים גבוהה במיוחד, ממצא שהוצע בתחילת המאה ה-20 כהסבר לגאונות שלו.
לאחר מותו של גאוס נמצא בביתו יומן שניהל בין השנים 1796 ו-1814, ובו רשם את תגליותיו בצורה מדויקת, כשהוא מקפיד לרשום את תאריך הגילוי וההוכחה של כל אחת מהן. רובן לא פורסמו עד מותו. נמצא כי היומן מכיל 146 תוצאות, שחלק מהן התגלו והוכחו על ידי מתמטיקאים אחרים שנים רבות לאחר מכן. עובדת היותו של יומן זה מסמך מתמטי-ביוגרפי משנות הפריצה של גאוס, הפכה אותו לימים לאחד המסמכים החשובים בהיסטוריה של המתמטיקה, ולחלון הצצה מרתק לתקופת קו התפר בין המתמטיקה של המאה ה-18 והמתמטיקה של המאה ה-19.
מוניטין לאחר המוות
ממוזער|320px|left|קברו של גאוס בבית הקברות אלבני בגטינגן, גרמניה.
גאוס הוא דוגמה בולטת לאישיות גאונית אשר מעמדה בעולם המתמטיקה והמדע אף גבר לאחר מותה. כל תיאור של רוחב ועומק היריעה של עבודתו המדעית של גאוס אינו יכול לתת תמונה הולמת של הישגיו ללא התייחסות לכמות הגדולה של הכתבים הלא מפורסמים שנמצאו בעיזבונו. בעיני חלק מבני דורו, טענותיו התדירות של גאוס לזכות ראשונים שלו סביב נושאים מתמטיים רבים, נתפסו לעיתים קרובות כאמירות יהירות. כך היה בעימות עם אדריאן-מארי לז'נדר סביב שיטת הריבועים הפחותים, כך עם אבל ויעקובי סביב תורת הפונקציות האליפטיות, כך עם יאנוש בולאי סביב הגאומטריה ההיפרבולית, וכך בכמה מקרים נוספים. עם זאת, במרבית המקרים התברר בסופו של דבר שגאוס אכן הקדים את זמנו, כפי שעולה מכתביו הנרחבים, שנוגעים כמעט בכל תחום מתמטי שהתקיים בזמנו.
בין אלו, ראויים לציון מיוחד כתביו על אנליזה מתמטית, שכוללים את חיבורו על הממוצע האריתמטי גאומטרי, ואת כתביו על פונקציות אליפטיות והתיאורים השונים שלהן - חיבורים אלו מכסים חלק גדול מעבודתם של אבל ויעקובי ובמקרים מסוימים אף מכילים תוצאות שאינן מופיעות בכתביהם. בהשוואה לנושאים אחרים לגביהם לעיתים קרובות נתגלעה מחלוקת עם בני תקופתו של גאוס סביב זכות הקדימות על גילויים (בין היתר עקב טענותיו של גאוס עצמו), חיבוריו אלו היו כתובים בצורה מוגמרת ומלוטשת בהרבה, והשפעתם נמשכה הלכה למעשה גם בעשורים הראשונים שלאחר מותו של גאוס, דרך עבודתם של פליקס קליין ומתמטיקאים נוספים על פונקציות מודולריות.
גם בכתביו בתורת המספרים זוהו תגליות רבות, אם כי במקרה זה הגילוי של כתביו הלא מפורסמים היה פחות דרמטי שכן במרוצת השנים גאוס כן פרסם את מרבית ממצאיו החשובים בתחום הזה. בהקשר זה, ראויים לציון מיוחד צמד חיבוריו (הלא מפורסמים) מ-1834 ו-1837 על היישום של שיטות אנליטיות מעמיקות לקביעת החוקיות האסימפטוטית של מספר המחלקות של תבניות ריבועיות בינאריות (נוסחת מספר המחלקה של דיריכלה); תוצאות אלו, העומדות ביסודה של תורת המספרים האנליטית, ככל הנראה היו מוכרות לו כמה עשורים קודם לכן, כפי שעולה מכמה תוצאות שהופיעו ב"מחקרים אריתמטיים" (1801), או ממכתבו לדיריכלה מ-1828. בעלי חשיבות מיוחדת הם גם כתביו על הפירוש הגאומטרי של תוצאות בתורת המספרים, או על המתודולוגיה של עבודתו האריתמטית.
בהשוואה לכתביו בתחומים מתמטיים אלו, כתביו על יסודות הגאומטריה וגאומטריה לא אוקלידית הם בעלי אופי מקוטע בהרבה, ולא ניתן לראות בהם סימוכין וביסוס מלא לטענות של גאוס כי (כפי שכתב ליאנוש בולאי) עבודתו של בולאי מתלכדת במדויק עם הרהוריו שלו עצמו במהלך 30 השנים האחרונות. גם בכתביו והתכתבויותיו על מערכות מספרים היפר-מרוכבים (הקווטרניונים של ויליאם רואן המילטון) המצב דומה, אם כי ניכר שאלו היו מעט בשלים יותר מאשר כתביו על גאומטריה לא אוקלידית. עם זאת, העובדה שנתגלתה לאחר מותו, כי גאוס עצמו התייחס לנושא הגאומטריות החלופיות במלוא הרצינות, שכנעה את העולם המתמטי להתייחס בכובד ראש להישגיהם של בולאי ולובצ'בסקי, שבאותה עת עדיין נתפסו אזוטריים ולא קנו לעצמם אחיזה משמעותית מספיק. מכיוון ששמו של גאוס "עזר" לקדם את תגליותיהם של בולאי ולובצ'בסקי, נתקבעה לעיתים קרובות נטייה לייחס לו תפקיד מרכזי ביצירת הגאומטריה הלא אוקלידית במקביל לשניים האחרים, באופן לא פרופורציונלי לתפקיד האמיתי שמילא. היטיב לבטא זאת המתמטיקאי וההיסטוריון ג'רמי גריי , לפיו גאוס ראוי יותר להיקרא מגלה של הגאומטריות החלופיות מאשר יוצר שלהן.
גם במהלך המאה ה-20 לא פג העניין בו, ונתגלו מחדש היבטים נוספים של עבודתו; כך היה המקרה עם האלגוריתם של התמרת פורייה מהירה, עם הטכניקות של שיטות ריבועים פחותים רקורסיביות, או עם התפתחויות בתורת המספרים ששפכו אור על כמה מתגליותיו האריתמטיות העמוקות יותר. לסיכום, הכמות העצומה של תגליות בפרסומיו ובכתביו הלא מפורסמים קיבעו את מעמדו כדמות מרכזית בהיסטוריה של המתמטיקה, אשר ללימוד עבודתה יש ערך פדגוגי מוסף מעבר לעניין מתמטי או מדעי גרידא.
השקפות דתיות
גאוס היה לותרן פרוטסטנט, וחבר בכנסיית סנט אוונס שבגטינגן. עדות לאמונה העמוקה של גאוס ברלוונטיות האמונה באלוהים מגיעה מתגובתו לאחר שפתר בעיה שטרדה את מנוחתו במשך זמן רב: "בסופו של דבר הצלחתי – לא על ידי מאמציי הגדולים, אלא בידי חסד האל". אחד הביוגרפים שלו G. Waldo Dunnington מתאר את השקפותיו הדתיות של גאוס במילים הבאות:
Dunnington ממשיך ומציג את ההשקפות הדתיות של גאוס בכותבו:
גאוס הצהיר שהוא האמין אמונה איתנה בחיי העולם הבא, וראה רוחניות כמשהו החשוב באופן מהותי לבני אנוש. הוא צוטט פעם: "העולם יהיה חסר תכלית, והבריאה כולה אבסורד, ללא חיי אלמוות". אף על פי כן, Dunnington קובע שגאוס לא האמין בכל הדוגמאות הנוצריות, ולא ניתן לפרש את האמונה שלו כשייכת למסורת הנוצרית. האמונה שלו הייתה קרובה יותר לאמונה הבודהיסטית מאשר לאמונה הנוצרית, שכן הוא הביע אמונה מסוימת בגלגול נשמות (בהתכתבות עם אולברס בנוגע לגאומטריה הלא אוקלידית הוא כתב: "...אולי בגלגול אחר נזכה לפלח במבטינו את טיבו של המרחב..." ) והאמין יותר במסע של למידה שעוברת הנשמה בעולם מאשר בגן עדן נצחי.
משפחה
גאוס נישא לראשונה ב-9 באוקטובר 1805 ליוהאנה אוסטהוף. לזוג נולדו שלושה ילדים: יוזף (1806–1873), וילהלמינה (1808–1846) ולואי (1809–1810). אולם, אושר זה לא נמשך זמן רב ונקטע על ידי שרשרת של אירועים טרגיים: ב-1808 נפטר אביו של גאוס ושנה לאחר מכן נפטרה אשתו בלידת הבן לואי, שנפטר אף הוא זמן קצר לאחר מכן. אירועים אלו השפיעו קשות על גאוס והוא שקע בדיכאון עמוק. בעודו מטפל בשני ילדים קטנים, החליט גאוס להינשא שנית כשנה לאחר מכן לאחת מחברותיה של אשתו, פרידריקה וילהלמינה ואלדק (אשר כונתה מינה). נולדו להם שלושה ילדים: אויגן (1811–1896), וילהלם (1813–1879) ותרזה (1816–1864). מינה סבלה ממחלות רבות ונפטרה ב-1831. בתו תרזה השתלטה על אחזקת הבית ודאגה לכל מחסורו של גאוס עד מותו. אימו של גאוס אף היא חייתה עמו בביתו מ-1817 עד מותה ב-1839.
גאוס התעמת עם ילדיו על רקע בחירת מקצועם: הוא לא העריך אותם כמתמטיקאים ולא רצה שיעסקו בתחום, מחשש שיכתימו את שם המשפחה. העימות הקשה ביותר היה עם בנו אויגן אשר גאוס בחר עבורו במקצוע המשפטים, אך אויגן העדיף להתרכז בלימודי שפות אותם לא הסכים אביו לממן. לבסוף היגרו שני בניו של גאוס, אויגן ווילהלם, למיזורי שבארצות הברית. מבין כל ילדיו הייתה וילהלמינה היחידה שנחשבה בעלת כישרון מתמטי קרוב לשל אביה.
הישגיו של גאוס
אלגברה
המשפט היסודי של האלגברה
שמאל|ממוזער|200px|איור מתוך עבודת הדוקטורט של גאוס (1799), שעשתה שימוש בטיעונים טופולוגיים הנוגעים לענפים של עקומים אלגבריים.
בעבודת הדוקטורט שלו משנת 1799, Demonstratio nova theorematis omnem functionem algebraicam rationalem integram unius variabilis in factores reales primi vel secundi gradus resolvi posse (הוכחה חדשה לכך שכל פולינום במשתנה אחד ניתן לפרק כמכפלה של גורמים ממשיים מן המעלה הראשונה והשנייה) סיפק גאוס הוכחה מבריקה של המשפט היסודי של האלגברה, משפט ממנו נובע כי לכל פולינום ממעלה n יש בדיוק n שורשים מרוכבים. עבודת הדוקטורט שלו הכילה ביקורת וסקירה מקיפה של ניסיונות הוכחה קודמים של המשפט, שננקטו על ידי אוילר, לגראנז' וד'אלמבר, והיא הייתה העבודה הראשונה שהצביעה על הפגם הבסיסי בהוכחות קודמות של המשפט. הגישה הכללית של ההוכחה שלו הייתה גאומטרית מטבעה, והכילה טיעון מקורי, אשר ליבתו מבוססת על אבחנות טופולוגיות במהותן; גאוס מנתח בה לעומק כיצד פועלת ההעתקה הפולינומית על המישור המרוכב. באופן אירוני, גם ההוכחה של גאוס לא הייתה שלמה והיה בה פער לוגי, שכן גאוס הניח בה מספר הנחות על ענפים של עקומים אלגבריים אשר למעשה עשו שימוש "מובלע" במשפט עקומת ז'ורדן; הוכחה זו התבססה על טענה לא מוכחת שעקום אלגברי הנכנס לדיסקה נתונה חייב לצאת ממנה בסופו של דבר, ולפיכך היא לא קבילה בסטנדרטים מודרניים.
גאוס זיהה את החלל בהוכחתו ובמרוצת חייו סיפק עוד שלוש הוכחות שונות של תוצאה זו; שתיים נוספות ב-1816 (האחת אלגברית באופייה והשנייה אנליטית), והאחרונה שבהן ב-1849. את ההוכחה השנייה האלגברית שלו ניתן להבין לעומק רק תוך שימוש בהמשגה המאוחרת יותר של תורת גלואה; הרעיון המרכזי שלה הוא להיעזר בתכונות אלגבריות של הפונקציות הסימטריות כדי לגזור משוואה דיפרנציאלית הקושרת בין הפולינום ההתחלתי והדיסקרימיננטה שלו. בדרך זו מוכיחים את הקיום של שדה פיצול המוכל בשדה המספרים המרוכבים. ההוכחה השלישית האנליטית שלו מבוססת על הצבות אינטגרליות מורכבות ועל שימוש במושגים כדוגמת אינדקס הליפוף, ומניחה באופן סמוי את משפט אינטגרל קושי.
ההוכחה הרביעית והאחרונה שלו, שהוצגה במסגרת אירוע חגיגי שנערך כהוקרה לקריירה יוצאת הדופן של גאוס, דומה באופיה להוכחה הראשונה שלו, אולם היא מעמיקה את הטיפול הטופולוגי במשפט. על אף שבסופו של יום הטיעון הטופולוגי עדיין נותר רחוק מלהיות שלם, אלכסנדר אוסטרובסקי הראה ב-1920, לאור התפתחויות תקופתיות בטופולוגיה קבוצתית, שרעיונו של גאוס להתייחס לתחומים במישור המרוכב במקום להתמקד בעקומות ז'ורדן התוחמות אותם, כלומר בשונה ממה שעשה בהוכחתו הראשונה, הוא צעד בעל חשיבות משמעותית. אוסטרובסקי הראה שלמעשה, על בסיס זה ניתן להפיק הוכחה ריגורוזית לחלוטין למשפט, והעיר שהדבר מאשרר את קביעתו של גאוס ש-: "מהותית, תוכנו של הטיעון כולו משתייך לתאוריה אבסטרקטית של גדלים שהם בלתי תלויים במרחב", ואשר מושא המחקר שלה הוא "פעולות רציפות על גדלים קשירים". בהשוואה להוכחה שלו מ-1799, הפעם גאוס דן באופן זהיר יותר במקרה של שורשים מרובים והראה שכל השורשים נוצרים באופן שתיאר. בנוסף, הוא הקדיש את חלקו השני של המאמר לחישוב נומרי של פתרונותיהן של משוואות אלגבריות, תוך שהוא משפר את הטכניקות הידועות לפתרון משוואות טרינומיות. מאמציו להוכיח את המשפט היסודי לאורך השנים הסירו לחלוטין את הספקות לגבי תקפותם של המספרים המרוכבים.
מערכות אלגבריות מורחבות
גאוס תרם גם תרומה מסוימת לתאוריה של מבנים אלגבריים מתקדמים, וייתכן כי גילה בשנת 1819 את אלגברת הקווטרניונים, המיוחסת בדרך כלל לויליאם רואן המילטון (אשר גילה אותה ב-1843). באותה שנה הציג גאוס במאמר קצר בשם "סיבובי המרחב" את הסיבוב הכללי (של קו ישר דרך הראשית במרחב תלת-ממדי) בעזרת המטריצה האורתוגונלית:
כאשר a,b,c,d הם רביעיית מספרים שמקיימים . בדרך זו בנה גאוס שיטה לייצוג אלגברי של גאומטריית סיבובים תלת-ממדית. בהמשך המאמר ציין גאוס כי ההרכבה של שתי פעולות סיבוב כאלו (הכפלת המטריצות) מיוצגת על ידי מטריצה מאותו סוג, עם מקדמים כאשר A,B,C,D הם ביטויים ביליניאריים מסוימים באותיות האחרות. הביטוי להכפלה של שתי רביעיות מספרים שקול למעשה לכלל הכפל של הקווטרניונים. גאוס ציין בהמשך המאמר את תכונת האי-קומוטטיביות של כפל קווטרניונים, בחן תכונות אריתמטיות שלהם, ודן בקשר בין קווטרניונים למשולשים ספיריים. במקום אחר בכתביו הוא הבחין בהתנהגות "קווטרניונית" בזוגות סדורים של מספרים מרוכבים, האנלוגית להתנהגות "המרוכבת" של זוגות מספרים ממשיים כפי שבאה לביטוי בזהות דיופנטוס (בכך הקדים במידה מסוימת את בניית קיילי-דיקסון). הוא הראה שחוקי הכפל של הקווטרניונים צומחים מתוך חוקי הכפל של מספרים מרוכבים באמצעות הזהות הבאה:, כאשר הם מספרים מרוכבים, והקו העליון מסמל את הצמוד המרוכב.
אלו היו רעיונות מהפכניים הן מבחינה קונספטואלית והן מבחינה גאומטרית-אינטואיטיבית, שכן אף על פי שכללי הכפל של הקווטרניונים היו מובלעים כבר בזהות סכום ארבעת הריבועים של אוילר מ-1748, גאוס הדגים את השימושיות שלהם בכך שעשה את הקישור הלא טריוויאלי בין אלגברה ארבע-ממדית לסיבובים תלת-ממדיים – זאת באמצעות פרמטריזציה של סיבובים דרך פונקציות טריגונומטריות של חצאי-זוויות הסיבוב (פרמטרי רודריגז). ייתכן כי גאוס התוודע בהדרגה לתיאור האלגברי של סיבובים מרחביים דרך עבודתו הנרחבת על טריגונומטריה כדורית ויישומיה באסטרונומיה, במסגרתה נאלץ לטפל בבעיות רבות המערבות סיבובים מרחביים. מבחינה קונספטואלית, מחקרים אלו, שלא התפרסמו בזמנו, מייצגים את ההתבוננות המעמיקה הראשונה בנושא העקביות של מערכות אלגבריות מורחבות.
גאוס הבין את חשיבותם של ממצאים אלה, וכתב במאמרו על הרחבת האריתמטיקה למספרים מרוכבים (מ-1831) כי "המחבר שמר לעצמו... את התשובה לשאלה מדוע היחסים בין הקואורדינטות שמציינות מרחבים מממד גבוה משניים לא ניתנים לטיפול כמותי במסגרת של אריתמטיקה אוניברסלית", והבטיח תשובה לשאלה במאמר עתידי, אך זה מעולם לא הופיע. במילים אחרות גאוס טען שלא תיתכן אלגברה (מעל הממשיים) של ווקטורים תלת-ממדיים במובן השגור של המושג "אלגברה". המתמטיקאי הרמן הנקל () הוכיח לראשונה ב-1867 שכל מערכת מספרים היפר-מרוכבים לא יכולה לקיים את כל חוקי האלגברה, ובך אישש את הטענה של גאוס, שהוא עצמו מעולם לא סיפק לה הוכחה. עם כל זאת, הייחוס של גילוי הקווטרניונים לגאוס שנוי במחלוקת כי לא ברור עד כמה בשלות מבחינה מתמטית פורמלית היו תוצאות אלו שלו; הוא מעולם לא טען כי גילה את הקווטרניונים, ובוודאי הוא לא פיתח את הנושא והפיץ אותו באופן אפקטיבי כמו המילטון בספרו הארוך "קווטרניונים" (1863).
תורת המספרים
ה-Disquisitiones Arithmeticae של גאוס נחשב ליצירת מופת שכוננה את תורת המספרים המודרנית. גאוס הנהיג בה לראשונה את הסימון ≡ לקונגרואנציות והציג באופן שיטתי תוצאות קודמות בתורת המספרים באמצעות אריתמטיקה מודולרית, הוכיח את משפט ההדדיות הריבועית, יצר את תורת התבניות הריבועיות (שבאמצעותה הוכיח, כתוצאה אחת מני רבות, שכל מספר טבעי ניתן להצגה כסכום של לכל היותר 3 מספרים משולשיים, ואף קבע את מספר הדרכים שמספר כלשהו ניתן להצגה כזאת), ניסח את בעיית מספר המחלקות (Class number problem) – השערה מרחיקת לכת שהייתה לה השפעה רבה על התפתחות תורת המספרים, והציג את פתרון בעיית הבנייה בסרגל ובמחוגה של מצולעים משוכללים.
שמאל|210px|ממוזער|באמצעות התאוריה שלו על שורשי היחידה, גאוס הראה שמצולע משוכלל בעל 17 צלעות ניתן לבנייה בסרגל ומחוגה.
ה-Disquisitiones Arithmeticae היה נקודת ההתחלה בעבור מתמטיקאים במאה ה-19 שהתמחו בתורת המספרים. הוא שימש כמקור בלתי נדלה של רעיונות מתמטיים, שחלקם הופיעו בו באופן מפורש. אחרים הופיעו בו בצורה בוסרית, ובישרו את הופעתם של רעיונות מתמטיים מתקדמים. ההתעמקות בספר בידי מתמטיקאים שונים הובילה לתאוריות מתמטיות שונות כמו תורת גלואה על פתרון משוואות אלגבריות, תאוריית האידיאלים של דדקינד, ויישומים מתמטיים שונים כמו סוגים של מבחני ראשוניות. כהדגמה של ההשפעה של מחקרים אריתמטיים על פיתוח תורת גלואה, נציין שגאוס הביא בספרו בנייה אלגברית מפורשת למצולע המשוכלל בעל ה-17 צלעות, המתקבלת מהצגת קוסינוס הזווית במצולע כזה על ידי סדרה של שורשים ריבועיים:
הדרך בה הגיע לתוצאה הזאת (שהוא תיאר בפרק השביעי של מחקרים אריתמטיים) מעידה על הבנה עמוקה של חבורת גלואה של הרחבות השדה הריבועיות, המקודדת את הקשרים המתמטיים הללו.
הפרק השביעי של מחקרים אריתמטיים כולל גם את אחת התוצאות המרחיקות לכת ביותר שלו; במאמר 358 הוא נתן חסם למספר הפתרונות לקונגרואנציה מסוימת ממעלה שלישית (בשפה מודרנית הוא מנה נקודות שלמות על עקום אליפטי), במה שנודע כמקרה הלא-טריוויאלי הראשון של משפט הסה וייל, אשר ניתן לפרש אותו גם כמקרה הלא-טריוויאלי הראשון של השערת רימן מעל שדות סופיים. אנדרה וייל ציין כי תוצאה זו ביחד עם תוצאות נוספות בכתביו הלא מפורסמים של גאוס הובילה אותו לנסח את השערות וייל; במיוחד הערה 146 מיומנו של גאוס מכילה אלמנטים רעיוניים רבים של הגישה המודרנית לבעיות מסוג זה, ולכן היא נתפסת לעיתים קרובות כקדימון להתפתחות מרחיקת הלכת שעברה תורת המספרים במאה ה-20, במהלכה נוצרו הן התשתית לגאומטריה האלגברית המודרנית והן הכלים לתקוף בעיות אריתמטיות הנוגעות לספירת נקודות רציונליות על יריעות אלגבריות כלליות. גאוס הוכיח גם את נוסחת מספר המחלקה הראשונה, בעבור שדות ריבועיים, זמן רב לפני פרסום הנוסחה בידי דיריכלה; את התוצאות הראשונות שלו בנוגע להערכות אסימפטוטיות של מספרי מחלקה הוא פרסם במאמרים 301-302 בפרק החמישי של ספרו, ומאוחר יותר חקר באופן לא גמור את השימוש בטורים דמויי פונקציית זטא כדי לחשב מספרי מחלקה. מיד לאחר מכן, במאמרים 303-304, הוא ניסח גם סדרה של השערות מרחיקות לכת (Gauss's class number problems), שחלקן ממשיכות להעסיק מתמטיקאים עד עצם היום הזה.
בהקשר זה של הפן האנליטי יותר של עבודתו בתורת המספרים, גאוס הכיר גם את הטכניקות המתמטיות הקריטיות להוכחת משפט ארבעת הריבועים של יעקובי; הזהות שמקיימת החזקה הרביעית של פונקציית תטא, אשר בה השתמש יעקובי להוכחת המשפט, מופיעה באחד מכתביו הלא מפורסמים על פונקציות אליפטיות, כשלצידה מופיעה הערה על הצגת מספר כסכום של ארבעה ריבועים. המשפט הזה זכור בהיסטוריה של תורת המספרים כדוגמה הראשונה של שימוש בתיאוריה של פונקציות אליפטיות להוכחת תוצאה בתורת המספרים. במקרה זה המחלוקת אינה האם הוא הכיר את טכניקות ההוכחה של המשפט, אלא האם הוא עשה את הדדוקציה הספציפית של הנוסחה המפורשת של יעקובי מהזהויות שגזר (הנוסחה של יעקובי לא מופיעה בכתביו באופן מפורש), אף על פי שזה סביר למדי, שכן זו נובעת בנקל מעבודתו.
אחד החלקים העמוקים והטכניים ביותר בכל "מחקרים אריתמטיים" הוא החלק שבו בונה גאוס את חוק ההרכבה של תבניות ריבועיות בינאריות – אותו הוא מציג במאמרים 234–244 של הפרק החמישי של ספרו. "הרכבה" של תבניות ריבועיות בינאריות היא פעולה מתמטית שמקבלת שתי תבניות ריבועיות בינאריות ומחזירה תבנית שלישית כזאת באופן כזה שאוסף המספרים המיוצגים על ידי התבנית (כתבנית מעל השלמים) מורכב ממכפלות כל זוגות השלמים (n,m) כאשר n הוא מספר שמיוצג על ידי ו-m מיוצג על ידי . למשל, ההרכבה של התבניות והתבנית היא התבנית , כאשר x ו-y מחושבים כך: . גאוס הוכיח שהרכבה כזאת תמיד ניתנת לביצוע: תחילה הראה שניתן תמיד להרכיב תבניות ריבועיות בינאריות מאותה דיסקרימיננטה D, ולאחר מכן הרחיב את הגדרת חוק ההרכבה, באופן המאפשר להרכיב אף תבניות לא פרימיטיביות ובעלות דיסקרימיננטה שונה. תהליך הבנייה המדויק של פעולת ההרכבה - במסגרתו מראה גאוס כי היא קומוטטיבית ואסוציאטיבית - חשף מבנה אריתמטי פתלתל העומד ביסוד תורת התבניות הריבועיות הבינאריות, ולמעשה הדגים שאוסף מחלקות השקילות של תבניות ריבועיות בינאריות מדיסקרימיננטה D מהווה חבורה אבלית סופית ביחס לפעולת ההרכבה; חבורה זו נקראה בהמשך המאה ה-19 בשם "חבורת המחלקות" . חוק ההרכבה שלו עמד בליבה של התאוריה החישובית של תבניות ריבועיות במשך מאתיים שנה, וההכללה הראשונה שלו לתבניות מסדר שלישי ורביעי ניתנה בסדרת מאמרים מ-2004 של זוכה מדליית פילדס מנג'ול בהרגבה.
בהקשר זה של הפן האלגברי של עבודתו האריתמטית, הוא הוכיח גם את המקרים n = 3 ו-n = 5 של המשפט האחרון של פרמה. גאוס פיתח הוכחה אלטרנטיבית אלגנטית למקרה n = 3 של המשפט האחרון, שהייתה בהירה יותר מההוכחה שניתנה על ידי אוילר. באמצעות פיתוח שיטתי של תכונות השדה הציקלוטומי השלישי (כאשר ) ושיטת הנסיגה האינסופית של אוילר ופרמה, הוא הוכיח את אי הפתירות של המשוואה במספרים שלמים מרוכבים; אף על פי שהתוצאה שלו הייתה כללית יותר, ההוכחה נתגלתה כברורה ופשוטה יותר מאשר במקרה הממשי. אף על פי שההוכחה שלו מובילה לאסטרטגיה שמצליחה בעבור ערכים אחרים של n, הוא מעולם לא העסיק את עצמו עם המשפט באופן שיטתי משום שלא החשיב את ההתמקדות בו למועילה במיוחד לעתיד ענף תורת המספרים.
נקודות ראויות לציון אחרות בעבודתו של גאוס בתורת המספרים כוללות את הפרק השמיני הלא מפורסם של מחקרים אריתמטיים (שגאוס לא השלימו), ואת התוצרים המובהקים של עבודה זו: תאוריה שיטתית של המבנה של שדות סופיים, וחשוב מכך, הגילוי של חוקי הדדיות מסדרים גבוהים יותר. בחיבור זה תקף גאוס את הבעיה של קונגרואנציות ממעלה שרירותית מודולו מספר ראשוני וביסס כלים חשובים כדי לגשת לבעיות מהסוג הזה. בין היתר, גאוס חוקר את המבנה של שדות סופיים דרך אוטומורפיזם פרובניוס, ונעזר בנוסחת ההיפוך של מביוס כדי "לספור" את מספר הפולינומים האי-פריקים ממעלה n מעל שדה סופי (GF(p מודולו p. בחלקו האחרון של החיבור גאוס דן בהכללות אפשריות של חקירות אלו, ומוכיח גרסה מוקדמת של למת הנזל - תוצאה יסודית המאפשרת להרים תופעות מודולריות ביחס למספר ראשוני p לכדי חזקות הולכות וגדלות של אותו ראשוני. נקודת המבט בה נקט בחיבור קרובה לזו שננקטה מאוחר יותר על ידי אווריסט גלואה וריכרד דדקינד, כך שפרסומיהם "ייתרו" חיבור זה, אולם הוא עדיין נותר חשוב לצורך התחקות אחר שורשי הרעיונות המתמטיים של גאוס. ישנן ראיות שגאוס היה מודע חלקית לתפקיד הטכני המרכזי של למת הנזל בהתרת בעיות אריתמטיות מודרניות, כפי שעולה מהערות אחדות ביומנו או מן המניע שלו להוכחת למת גאוס על פולינומים. בתחילת המאה ה-20 הציג קורט הנזל את שדה המספרים ה-p-אדיים ובכך שפך אור על חקירות אלו, והציבן במסגרת מושגית שהפכה עד מהרה לאחד הכלים החשובים בתורת המספרים המודרנית.
ממוזער|250px|מספרים שלמים של גאוס כנקודות סריג במישור המרוכב.
מבין עבודותיו המפורסמות בתורת המספרים, מאמריו שהוזכרו מקודם על חוק ההדדיות מסדר דו-ריבועי שניים בחשיבותם רק ל-"מחקרים אריתמטיים". בכך שהרחיב באופן שיטתי את מושא המחקר של תורת המספרים לשדה המרוכבים, גאוס עשה את הקפיצה הקונספטואלית המשמעותית שאפשרה את כינון תורת המספרים האלגברית. מאמריו אלו הנהיגו לראשונה את השימוש בחוג השלמים של גאוס (כולל את השימוש בראשוניי גאוס) וטיפלו בתכונות האריתמטיות שלו - תחת ההרחבה הזאת, מספרים שהם ראשוניים באריתמטיקה הרגילה כבר אינם כאלה יותר בחוג גאוס, שכן למשל: כך ש-5 אינו ראשוני בחוג זה.
גאוס הראה הלכה למעשה כי חוג השלמים המרוכבים מהווה תחום פריקות יחידה; הווה אומר, כל מספר בחוג זה ניתן לפירוק לראשוני גאוס באופן יחידי, באופן אנלוגי למשפט היסודי של האריתמטיקה. לאחר מכן הוא מבסס את חשיבות חוג זה לחקר חוקי הדדיות מסדרים גבוהים, תוך הכללת רבים ממונחי המפתח של תורת המספרים האלמנטרית; למשל, הוא הוכיח את המשפטים האנלוגיים למשפט הקטן של פרמה וללמה של גאוס. במאמר גאוס ניסח את חוק ההדדיות מסדר דו-ריבועי בצורה הבאה:
עבור שני מספרים ראשוניים גאוסיאניים (כלומר החוק מנוסח למספרים מרוכבים) ו- מתקיים:
כאשר הוא ריבוע הנורמה של המספר המרוכב, ו- הוא סימן שארית החזקה
מסדר רביעי של ביחס ל-, מעין הכללה של סימן לז'נדר שערכיה האפשריים הם שורשי יחידה מסדר רביעי. לאחר הניסוח של חוק ההדדיות מסדר דו-ריבועי, גאוס מוכיח במאמרו כמה מקרים פרטיים שלו; לדוגמה, בראשון מבין המאמרים הללו, הוא הוכיח את ההשערה של אוילר שהמספר 2 הוא שארית דו-ריבועית של מספר ראשוני (p ≡ 1 (mod 4 אם ורק אם p = a2 + 64b2. באשר להוכחה מלאה של החוק, לא ברור כיצד הוכיח אותו לראשונה; גאוס טען כי מצא את ההוכחות למשפטים הכלליים של הדדיות ממעלה שלישית ורביעית בסביבות 1814, לאחר מאמצים רבים, אך מאמריו מ-1828 ו-1832 לא הכילו הוכחה מלאה. בפרסום שלו (מ-1818) שמכיל את ההוכחה החמישית והשישית שלו לחוק ההדדיות הריבועית, הוא טען שהטכניקות של ההוכחות האלו (סכומי גאוס ולמת גאוס) יכולות להיות מיושמות להוכחת משפטי הדדיות כלליים יותר. הוכחה ציקלוטומית המבוססת על סכומי גאוס ממעלה רביעית אכן נמצאה בכתביו הלא מפורסמים; אף על פי כן, ייתכן כי היא נכתבה לאחר פרסום ההוכחה של אייזנשטיין, אשר התבססה על שיטות דומות. כתביו הלא מפורסמים כן מכילים תרומה מקורית אחת לחוק ההדדיות ממעלה רביעית; בעוד שמרבית ההוכחות שניתנו לחוק החל מ-1850 ועד היום הן פשוט וריאציות על ההוכחות שאייזנשטיין נתן במקור, גאוס הותיר אחריו הוכחה גאומטרית השונה בטיבה מזו שאייזנשטיין נתן. הוכחתו של גאוס התבססה על טכניקות מקוריות ביותר המערבות ספירת נקודות סריג בתוך צורות גאומטריות מסוימות, ולפיכך היא קרובה יותר מבחינה רעיונית לשיטות מתחום הגאומטריה של מספרים מאשר להוכחות האנליטיות של אייזנשטיין.
ללא קשר לזהות בעל הקרדיט על ההוכחה הראשונה, המאמרים הללו זכורים בשל העושר והעומק של החקירות האריתמטיות שבאו בעקבותיהם – ההצגה של חוג השלמים הגאוסיאנים והטיפול המפורט בתכונות האריתמטיות שלו הציבה את הנושא בחזית המחקר על תורת המספרים וחוקי הדדיות, ובתוך מספר שנים שחלפו מאז פרסום המאמר הופיעו הוכחות שונות של חוקי ההדדיות מסדר שלישי ורביעי, שפורסמו על ידי אייזנשטיין, יעקובי, ודיריכלה. המאמר זכור גם כנקודת ציון מבחינת האופן שבו הוא שינה את תפיסתם של מתמטיקאים את המספרים המרוכבים, שעד אז נחשבו ל"פיקציות מטאפיזיות" בלבד; הוא משופע בדוגמאות ל"טענות אריתמטיות שמנצנצות בבהירות רבה יותר במסגרת האריתמטיקה המורחבת" (במילותיו של גאוס) ומכיל את אחד השימושים הרשמיים הראשונים בוויזואליזציה של המספרים המרוכבים כנקודות במישור המרוכב (ככל הנראה גאוס השתמש בתיאור המספרים המרוכבים כנקודות במישור עוד לפני עבודת הדוקטורט שלו, אך פרסמו רק ב-1831).
גם עבודתו על חוק ההדדיות מסדר שלישי ראויה לציון, ובהערה למאמרו על חוג השלמים המרוכבים הוא ציין כי את המשפט ניתן להוכיח בדומה להדדיות ממעלה רביעית, באמצעות פיתוח האריתמטיקה בחוג השלמים של אייזנשטיין. הוכחה לחוק ההדדיות ממעלה שלישית נמצאה בכתביו; היא מבוססת על ההוכחה השישית שלו לחוק ההדדיות הריבועית, ומכילה כלמה את הטענה שחוג השלמים של אייזנשטיין הוא אוקלידי ולכן גם תחום פריקות יחידה. בעת שניסה לבסס תשתית אריתמטית לחוק ההדדיות מסדר שלישי, גאוס החל לחקור גם תבניות מעוקבות, ובמספר הערות מ-1808 הוא חקר את אוסף הפתרונות השלמים של המשוואה הדיופנטית , ואפיין את כל המספרים הראשוניים המיוצגים על ידי התבנית הזאת כאלו שעבורם n הוא שארית מעוקבת. אגף שמאל הוא הנורמה של המספר בשדה המעוקב הנוצר על ידי סיפוח , כך שמשמעות הפתרון היא למעשה איתור ה"יחידות" – איברים מנורמה 1, בשדה הנתון. בהקשר זה גאוס זיהה את ההגדרה הכללית של נורמה של איבר בשדה ציקלוטומי מסדר ראשוני (כפי שניתנה מאוחר יותר על ידי ארנסט קומר) – באחד מכתביו הלא מפורסמים מופיעה התייחסות מפורטת לנורמות של איברים כאלו עבור . חשיבות חקירתו על תבניות מעוקבות בכך שהייתה הרמז המתועד הראשון כיצד להכליל את התאוריה של תבניות ריבועיות למעלה גבוהה יותר, והרעיונות מאחוריה הם מקרה פרטי של משפט היחידות של דיריכלה (שכאמור לעיל הגיע לממצאיו באופן בלתי תלוי).
ימין|270px|ממוזער|אחת הבעיות שתעתעו בגאוס במהלך חייו הייתה נושא התפלגותם של המספרים ראשוניים. גאוס חיפש חוקים המושלים במופעים של המספרים הראשוניים "בגדול", ולא במיקום המספר הראשוני הבא.
לכמה מההשערות שלו בנוגע לתורת המספרים הייתה השפעה רבה, אף שברוב המקרים הוא לא הניח יסודות מוצקים כיצד להוכיח אותן. ההשערה של גאוס את משפט המספרים הראשוניים, אותו הוא גילה על בסיס חישובים מספריים אמפיריים מקיפים (גאוס ערך טבלה של כל המספרים הראשוניים עד ל-3 מיליון), נתנה הבנה טובה כיצד מתפלגים המספרים הראשוניים ברמת המקרו. למעשה, הוא שיער יותר מכך; בכתב לא מפורסם שלו תחת הכותרת "חוקים אסימפטוטיים של אריתמטיקה" הוא העלה על הכתב כמה תוצאות שמכלילות את משפט המספרים הראשוניים; הוא שיער שבאופן אסימפטוטי, מספר המספרים שקטנים מ- להם 2 גורמים ראשוניים הוא: , וכן שיער השערה כללית יותר לגבי ההתפלגות האסימפטוטית של מספרים k-כמעט ראשוניים. את התוצאות הללו הוא גזר תחת ההנחה שמשפט המספרים הראשוניים נכון; על סמך הנחה זו הוא חישב באמצעות שיטות מתוחכמות את חוקי ההתפלגות של המספרים הכמעט ראשוניים (ב-1901 בנה אדמונד לנדאו את המתודולוגיה שלו מחדש). מאוחר יותר הוא עידן את ההשערה שלו על צפיפות המספרים הראשוניים וטען כי היא תדירות ההופעה של המספרים הראשוניים "בסביבות" המספר x ולאו דווקא התדירות הממוצעת בתוך קבוצת המספרים הטבעיים מ-1 עד x, מה שמוביל ישירות לקירוב של פונקציית האינטגרל הלוגריתמי (מכתב לאנקה, 1849).
אסטרונומיה
שמאל|300px|ממוזער|תרשים של גאוס (משנת 1802) של ממדיהם היחסיים של מסלוליהם של קרס ופאלאס.
פעילותו הראשונה של גאוס בתחום האסטרונומיה נעשתה בשנת 1799, במסגרת הסיוע שהעניק לקרטוגרף הפרוסי קרל לודוויג פון לקוק אשר הוביל באותה עת מיפוי טריגונומטרי של אזור וסטפאליה, מיפוי במהלכו נעשה שימוש נרחב בשיטת קביעת המיקום הגאוגרפי בעזרת מיקומם הנצפה של גרמי השמיים. כדי להגביר את הדיוק של המיפוי הגאודזי, גאוס פיתח אוסף נוסחאות מדויקות מהן ניתן לקבוע את הפרלקסה של הירח כפי שהיא ניכרת לצופה בכדור הארץ עבור כל רגע ומיקום גאוצנטרי של הצופה הארצי, בהינתן רק הפרטים העדכניים של מיקום הירח. גאוס דיווח על ממצאיו אלו במכתבו ללקוק, שציין בדיווחיו ש"חישוביו של גאוס היו לו לעזר רב בחלק האסטרונומי של המיפוי", ועודדו ליצור קשר עם פרנץ פון זאך שניהל באותו זמן את מצפה הכוכבים בגותה.
ניסיונו הראשוני של גאוס להיכנס לעולם האסטרונומיה היה בהתאם למסורת המאה ה-18, כך שהוא ניסה לנסח תאוריה של תנועת הירח – הבעיה המרכזית במכניקה השמיימית של אותה עת – שתהיה יעילה ומדויקת יותר מהתאוריות הקודמות. ניסיונו זה נעשה בעקבות בעיית הפרס שהציעה האקדמיה בפריז ב-1800, שדרשה חישוב מדויק יותר של טבלאות נתוני מיקום ירחיים על בסיס תאוריה אמינה יותר. עבודתו בתחום, חיבור לא גמור בעל חמישה פרקים תחת הכותרת "תאוריה של תנועת הירח", פורסמה רק לאחר מותו. המשוואות היסודיות שהוא גזר עשו שימוש בקו האורך הירחי כמשתנה הבלתי תלוי (ולא בזמן), ולפיכך הן דומות לאלו של קלרו וד'אלמבר, וממשיכות את קו המחשבה שלהן. התאוריה שלו מתיישבת בהיבטים רבים עם זאת של פלאנה מ-1832; חישוביו של גאוס על הפרטורבציות הירחיות הרוחביות (הפלקטואציות בנטייה של מסלול הירח) תאמו את התיאור של פלאנה במדויק. בו בזמן שגאוס עמל על חיבורו זה, הכרך השלישי של ספרו של לפלס "מכניקה שמיימית", שהעפיל ברוחב יריעתו בהרבה על חיבורו הבוסרי, כבר הופיע, וכן סדרת מאמרים של אסטרונומים אחרים ששחזרו רבים מהפרטים של התאוריה שלו שכנעו אותו לא להמשיך את כתיבת חיבורו. הידיעה החדשותית מ-1801 בדבר העצם השמיימי החדש שנתגלה (האסטרואיד קרס) סיפקה לו הזדמנות פז שונה בטיבה להטביע את חותמו בעולם האסטרונומי, מה שהניע אותו לשנות את מוקד מחקרו.
עבודתו של גאוס על אסטרונומיה חישובית, "תאוריה של תנועת הגופים השמימיים בחתכי חרוט סביב השמש", עוסקת בקביעת מסלולם של גרמי שמיים (אסטרואידים, שביטים וכו') משלוש תצפיות גאוצנטריות: בהיעדר יכולת למדוד ישירות את המרחק אל הגרם השמיימי, זהו מספר התצפיות המינימלי המאפשר חישוב של ששת אלמנטי המסלול שלו. בספר גאוס מפתח את האלגוריתם השלם הראשון לחיזוי מסלול של עצם שמיימי משלוש תצפיות גאוצנטריות; הוא מכיל פתרון יעיל מבחינה חישובית לבעיית למברט באסטרודינמיקה, והוא מפורסם בשל האינטגרציה של שיטות מתמטיות שונות בו: שיטות סטטיסטיות (כולל ההצגה של "שיטת הריבועים הפחותים") לעידון איטרטיבי של המסלול המחושב, גאומטריות (בעיקר מטריגונומטריה כדורית) ואסטרונומיות שונות. הספר זכה לפרסום רב גם בשל הצלחתו במישור הדידקטי – בעבור קוראיו הוא שימש כמעין מדריך שיטתי לאסטרונומיה עכשווית, והציג תהליך מתמטי ברור ונוח לשימוש ידני – ומסיבות אלו בדיוק היה נגיש לא רק למיטב האסטרונומים, והפך לרפרנס מרכזי בכמה העשורים שלאחר מכן. עוד בטרם פרסום הספר, גאוס נעזר בשיטות דומות כדי לסייע באיתור כל שלושת האסטרואידים הבאים שנתגלו: פאלאס, יונו, ווסטה. ההצלחה החוזרת ונשנית הדגימה את יכולות השיטה שלו.
הישג משמעותי לא פחות של גאוס באסטרונומיה היה עבודתו על חישוב מסלולו של פאלאס, שחולף בסמוך לצדק ולכן חווה פרטורבציות משמעותיות, וכמו כן חווה הפרעות כבידתיות משמעותיות גם משבתאי, כך שמסלולו רחוק מלהיות קפלרי (אליפטי). למעשה, בשנים 1810–1818 התמה הדומיננטית ביותר של עבודתו האסטרונומית הייתה חישוב מדויק ככל האפשר של מסלולו הלא-סדיר של פאלאס. בכתביו הלא מפורסמים ניתן למצוא קטעים מתמטיים ארוכים המתארים את הטכניקות שפיתח. אחד הכתבים האלה הוא מאמרו הארוך בצרפתית "הצגה של שיטה חדשנית לחישוב הפרעות פלנטריות יחד עם יישום לחישוב כמותי של הפרעות התנועה של פאלאס"
, שהוא חיבר ב-1812 לתחרות של האקדמיה הצרפתית למדעים, ושלא פורסם בימי חייו. לאחר מאמצים אדירים, גאוס ויתר על השלמת המשימה הזאת, כשהגיע למסקנה שהיא גוזלת חלק ניכר מזמנו. מה שמנע ממנו להשיג הסבר מספק לתנועתו של פאלאס היה, לדעת אסטרונומים מודרניים, שהוא ערך את חישוביו עד לסדר שלישי בלבד, במקום להמשיך את הפיתוח עד לסדר חמישי. העורך של עבודתו האסטרונומית של גאוס, האסטרונום Martin Brendel, ציין ב-1906 שבעבודתו על פאלאס "גאוס כמעט השלים לבדו משימה אדירה, שאפילו כיום אסטרונומים נרתעים מאוד מלגשת אליה". בימינו בעיות כאלו נפתרות כמעט באופן בלעדי על ידי סימולציות ממוחשבות מורכבות המדמות את השינוי במסלולי אסטרואידים כתוצאה מהאפקט הכבידתי של כוכבי הלכת המסיביים במערכת השמש.
עם זאת, במאמרו מ-1818 על חישוב הפרטורבציות של פאלאס, "קביעה של המשיכה שכוכב לכת יפעיל בנקודה שרירותית נתונה, אם המסה שלו הייתה מפולגת באופן רציף לאורך מסלולו ובפרופורציה לזמן שלוקח לו לעבור את חלקי מסלולו", גאוס פיתח כלי מתמטי שנקרא שיטת הטבעת האליפטית (elliptic ring method) המאפשר לחשב בסדר ראשון את הפרטורבציה הממוצעת בפרקי זמן ארוכים (פרטורבציה סקולרית), שצדק יוצר במסלולו של פאלאס. המאמר הזה הוא גם המאמר היחיד שפורסם בחייו בו גאוס פרסם חלק מעבודתו על הממוצע האריתמטי גאומטרי. לקראת סוף המאה ה-19, האסטרונום האמריקני ג'ורג' ויליאם היל עיבד את "שיטת המיצוע" של גאוס כך שתתאים יותר לשימוש אסטרונומי, וב-1881 יישם אותה ישירות לבעיית ההפרעות הסקולריות שיוצר כוכב הלכת נוגה במסלולו של כוכב חמה.
בניגוד להישגים כבירים אלו, שאר עבודתו האסטרונומית של גאוס מייצג, לדעת בני זמנו, מה שהיה בעיקר "בזבוז" של כישרונו; עבודתו האחרת עסקה בעיקר באסטרונומיה תצפיתית ובהיבטים מעשיים שונים כגון שכלול המכשור האסטרונומי של מצפה הכוכבים בגטינגן, תחומים שבהם גאוניותו המתמטית באה פחות לידי ביטוי. עם זאת, גם מחקרים מעשיים אלו הניבו תרומות תאורטיות אחדות לאסטרונומיה, שכללו חישובים של טבלאות אברציה ונוטציה (ב-1808). מ-1819 ואילך פצח גאוס במחקר שיטתי של התנועה הכוללת של מערכת השמש במרחב הגלקטי; דרך התכתבויותיו הענפות הוא היה בין הראשונים לפתח שיטות להעריך את התנועה השמשית במונחי התנועות העצמיות של כוכבי השבת המרוחקים יותר.
אנליזה מתמטית
פונקציות אליפטיות, טורים היפרגאומטריים, תבניות מודולריות
ממוזער|340px|שמאל|כשחקר את פעולת החבורה המודולרית על חצי המישור העליון, גאוס זיהה במפורש את המושג החשוב של תחום יסודי של חבורה זו, אשר ניתן לרצף בעזרת עותקיו את כל חצי המישור העליון. כתביו מכילים אף איור שמציג ריצוף של דיסק היחידה על ידי רשת של משולשים "עקומים" (האיור כאן מתייחס למודל שונה, זה של חצי המישור העליון).
אחד הגילויים העצמאים הראשונים של גאוס היה מושג הממוצע האריתמטי-גאומטרי (AGM) של שני מספרים ממשיים חיוביים; המחקר השיטתי שערך על הממוצע הזה הוביל אותו לגלות עולם מתמטי אשר (במילותיו של גאוס עצמו) "כמות האמיתות שניתן לגלות בו גדולה לאין שיעור מאשר זו שהפונקציות הרגילות אוצרות בחובן". הוא גילה את הקשר שלו לאינטגרלים אליפטיים בשנים 1798–1799, דרך הטרנספורמציה שגילה באופן עצמאי הנקראת טרנספורמציית לנדן (Landen transformation). אחד החיבורים המרכזיים שלו בקשר לזה הוא לקט של כתבים תחת הכותרת "Arithmetisch Geometrisches mittel". לקט זה ביחד עם מאמרים רבים נוספים, מכיל עושר אדיר של תגליות מתמטיות, ורבות מן התוצאות במאמרים אלה הן בין התוצאות מרחיקות הראות ביותר של גאוס, אשר הייתה להן השפעה רבה על התפתחות המתמטיקה בשלהי המאה ה-19, כאשר מתמטיקאים אחרים נתוודעו להישגיו דרך הפרסום ההדרגתי של כתביו הלא מפורסמים. כתבים אלו הראו שעוד לפני סיום העשור הראשון של המאה ה-19, גאוס הכיר רבות מהתוצאות שהופיעו לראשונה בחיבורו המהפכני של קרל גוסטב יעקב יעקובי מ-1829 "Fundamenta nova theoriae functionum ellipticarum": בין היתר גילה גאוס את התכונה היסודית של פונקציות אליפטיות – שהן מהוות באופן טבעי פונקציות בעלות שני מחזורים בלתי תלויים , מעל R - וחישב את שני המחזורים הבלתי תלויים שלהן במקרים רבים, הוכיח תוצאות חשובות על הקשר בין אינטגרלים אליפטיים והממוצע האריתמטי גאומטרי, חקר לעומק את הפונקציות הלמניסקטיות (שניתן לחשוב עליהן כעל הכללה של הפונקציות הטריגונומטריות הרגילות), גילה והוכיח את זהות המכפלה המשולשת של יעקובי - שממנה נובעות תוצאות רבות על פונקציות תטא, הגדיר את המקדמים הבינומים הגאוסיים, ועוד.
כמה קטעים מתמטיים בכתבים אלה מעידים שגאוס הכיר היטב את היסודות של התאוריה שתושלם בסופו של דבר בעבודתם של פליקס קליין ו-Fricke על תבניות מודולריות. אין זה מקרי, שכן קליין ו-Fricke היו מעורבים מאוד בפרסום הכתבים של גאוס וחקרו את התוצאות של גאוס מקרוב. למשל, קליין מציין בספרו על התפתחות המתמטיקה במאה ה-19 כי האינווריאנט j של עקומים אליפטיים (הקבוע האבסולוטי של קליין; זוהי תבנית מודולרית ממשקל אפס), מן המושגים המרכזיים בתאוריה של תבניות אלו, הוצג לראשונה על ידי גאוס, אשר כינה אותו "Summatorische Function". גאוס הציגו בהקשר של מחקרו על הממוצע האריתמטי-גאומטרי של זוג מספרים מרוכבים – נושא שגאוס החשיבו כדרך הטבעית ביותר להתוודע ל"תמונה המודולרית" – ושבמסגרתו ביסס תוצאה עמוקה ביותר על היצירה של אינסוף הערכים השונים של הממוצע משני ערכים "פשוטים ביותר" שלו. בהקשר זה, הוא רשם גם את הדוגמאות הראשונות לטורי אייזנשטיין, וגילה את ההצגה המפורסמת של ויירשטראס של משתנה האינטגרציה x שבאינטגרלים אליפטיים מגנוס 1 כמנה של שתי הפונקציות השלמות שכונו על ידי ויירשטראס (כאשר u הוא ערך האינטגרל האליפטי). כתביו מכילים אף מספר איורים שמראים כי הוא היה מודע לצד הגאומטרי של התאוריה; אחת התוצאות המשמעותיות שלו, שמתקשרת גם לעבודתם של מתמטיקאים מאוחרים יותר על מודלים של גאומטריה לא אוקלידית, היא הגילוי של ריצוף של מודל הדיסק של פואנקרה על ידי משולשים "שווי צלעות" עם זוויות שכולן שוות .
גאוס בחייו פרסם כמעט מאום ממה שהשיג על תורת הפונקציות האליפטיות, אולם הוא כן פרסם מאמר שחשף מעט מהרעיונות שלו בנוגע לעצם מתמטי קשור – הפונקציה ההיפרגאומטרית. במאמר "חקירות כלליות חדשות על הטור האינסופי" מ-1813, הוא סיפק את הטיפול השיטתי הראשון בפונקציה ההיפרגאומטרית הכללית, והראה שרבות מהפונקציות המוכרות באותה עת, כדוגמת הפונקציות האלמנטריות ופונקציות מיוחדות מסוימות, הן מקרה פרטי של הפונקציה ההיפרגאומטרית. בכך הוא המשיך את התוכנית האנליטית השיטתית של אוילר ויוהאן פרידריך פף, שפרסמו לפניו מחקרים (מצומצמים למדי) שעסקו בטור ההיפרגאומטרי. המאמר קושר גם בין שברים משולבים עם ערכים מרוכבים למנות של פונקציות היפרגאומטריות, ומכיל תוצאות על פונקציות טרנסצנדנטיות כמו פונקציית גמא ופונקציית הדיגמא; אחת התוצאות העמוקות ביותר בו, שלה גם הקשרים אריתמטיים מעניינים, היא "משפט הדיגמא של גאוס", המאפשר לבטא את פונקציית הדיגמא עבור כל הארגומנטים הרציונליים באמצעות קבוע אוילר-מסקרוני ופונקציות אלמנטריות בלבד. מלבד התגליות שבחיבור, הייתה לו חשיבות רבה גם להתפתחות המתמטיקה הריגורוזית, שכן תואר בו מעיין מודל לחקר התכנסות של טורים. בחלקו השני הלא מפורסם של המאמר - "קביעה של הטור המייצג משוואה דיפרנציאלית מסוימת מסדר שני", גאוס הרחיב את תחום ההגדרה של הפונקציה ההיפרגאומטרית, ודן בהתנהגות שלה בכל המישור המרוכב. כדי לעשות זאת הוא נקט בגישה שונה, וחקר פונקציות היפרגאומטריות לא באמצעות הצבת ערכי פרמטרים שונים בטור ההיפרגאומטרי שמייצג אותן, אלא דרך אפיונן כפתרונות של המשוואה הדיפרנציאלית היסודית שהן מקיימות:
.
מיד לאחר ההצגה של המשוואה הדיפרנציאלית, גאוס בוחן את המבנה האנליטי המורכב של הפונקציה ומפתח ישירות מהמשוואה תכונות של הפונקציה כגון ערכיה בנקודות מיוחדות מסוימות וטרנספורמציות שונות שלה; אף על פי שלא זיהה במפורש את המושג של נקודת סינגולריות רגולרית של משוואה דיפרנציאלית, הוא מצא פיתוחים לטורים של שני הפתרונות הבלתי תלויים של המשוואה ההיפרגאומטרית בסביבת כל אחת משלוש נקודות הסינגולריות שלה (הממוקמות ב-). בעקבות ניתוח של תכונה פרדוקסלית של טרנספורמציה ממעלה שנייה של הפונקציה ההיפרגאומטרית אותה גילה, גאוס מעלה לראשונה את בעיית המונודרומיה (monodromy) - הנוגעת להתנהגות הרב-ערכית של הפונקציה ההיפרגאומטרית כאשר ממשיכים אותה אנליטית. ארנסט קומר גילה ב-1836 את מרבית התוצאות שבחלק זה, מה שבמובנים רבים ייתר אותו.
החקירות האנליטיות של גאוס על הפונקציה ההיפרגאומטרית החלו במובנים רבים את פריחת תת-ענף הספרות המתמטית ששמות בולטים מהעשורים הבאים כמו ארנסט קומר, ברנהרד רימן, הרמן שוורץ ולזרוס פוקס היו כה מעורבים בפיתוחו. סוד ההשפעה שלהן טמון בכך שהן רמזו על קשר אינטימי בין תורת החבורות לתאוריה האיכותית של משוואות דיפרנציאליות במישור המרוכב; כיוון שגאוס הראה שניתן לקבל פתרון אחד של המשוואה ההיפרגאומטרית מפתרון אחר באמצעות הפעלת טרנספורמציה מתאימה על , הדבר רמז על כך שהיחסים הפנימיים בין כל הפתרונות של משוואה דיפרנציאלית ניתנים לקידוד בעזרת פעולת חבורה של טרנספורמציות. במאמרו המפורסם מ-1857, רימן תיאר את ההתנהגות ה"גלובלית" של הפונקציה דרך הבנייה של מטריצת המונודרומיה שלה והצגת הטרנספורמציות הליניאריות הקשורות בה; הגישה הקונספטואלית של רימן הביאה לבשלות את הנושא, ואפשרה לגזור את כל התכונות הידועות של הפונקציה ההיפרגאומטרית בעזרת כמות מועטה בהרבה של חישובים אלגבריים, תוך התייחסות גם למקרה הכללי יותר של מיקום שרירותי של נקודות הסינגולריות. מושא החקירות הללו הוכנס בסופו של דבר למסגרת עם ניסוח הבעיה ה-21 של הילברט (בעיית רימן-הילברט), שדורשת להוכיח קיום של משוואות דיפרנציאליות ליניאריות עם חבורת מונודרומיה נתונה.
יסודות האנליזה המרוכבת
עדות נוספת להבנתו של גאוס את הנושא של היסודות הרעיוניים של האנליזה המרוכבת היא מכתבו לפרידריך בסל מ-1811, שזכור כמסמך הראשון שבו מופיעה הקביעה של "המשפט היסודי של פונקציות של משתנה מרוכב" - משפט האינטגרל של קושי (כ-15 שנה לפני עבודתו היסודית של אוגוסטן לואי קושי בתחום), שקובע שהאינטגרל הקווי של פונקציה מרוכבת הולומורפית לאורך מסלול סגור שווה לאפס (כל עוד התחום אינו מכיל נקודות סינגולריות) - ובשל ההבנה שהוא הציג על הרב-ערכיות של פונקציות מרוכבות מסביב לנקודות סינגולריות. במכתבו מסביר גאוס את הרב-ערכיות של פונקציית הלוגריתם כתוצאה של אינטגרציה קווית במישור המרוכב של הפונקציה לאורך קונטור מעגלי מסביב לנקודת הסינגולריות שלה ב-z = 0, תוך זיהוי נכון של ערך השארית שמתווספת בכל מחזור אינטגרציה (דוגמה זאת למעשה שופכת אור על נוסחת אוילר באנליזה מרוכבת). במקום אחר בכתביו הוא כתב כי: "ידיעה מלאה של טבעה של פונקציה אנליטית חייבת לכלול גם הבנה של התנהגותה בעבור ערכים מדומים של הארגומנט שלה. לעיתים קרובות האחרונה היא חיונית אפילו בעבור הערכה נאותה של התנהגות הפונקציה בעבור ארגומנט ממשי.". מילים אלו מתכתבות במידת מה עם אחד ההישגים המרכזיים של תורת הפונקציות המרוכבות במאה ה-19 - התרתם של אינטגרלים ממשיים סבוכים באמצעות כלים מאנליזה מרוכבת.
ב-1805, במסגרת מחקריו האסטרונומיים הלא מפורסמים על פתרון משוואת קפלר, גאוס נתן ביטוי אסימפטוטי למקדמי הטור הטריגונומטרי המייצג את ההפרש בין האנומליה האמיתית והממוצעת. כחלק ממחקרו זה גילה גם את תופעת גבול לפלס , תופעה במסגרתה הטור הטריגונומטרי הנידון מתבדר בעבור ערכי אקסצנטריות הגדולים מערך קריטי מסוים (כשני עשורים לפני עבודתו הבלתי תלויה של לפלס בנושא). ממצאיו על ההתנהגות האסימפטוטית של מקדמי הטור הטריגונומטרי תאמו את הנוסחה שנמצאה על ידי יעקובי ב-1849, אולם הדרך בה הגיע אליה הייתה לאין ערוך קצרה יותר. כדי "לפצח" את התנהגות המקדמים, גאוס הפעיל טרנספורמציה מדומה מסוימת. אף שלא הסביר את הרעיון מאחורי ההצבה, מתמטיקאים מאוחרים יותר הראו כי בחירת הצורה המדויקת של הטרנספורמציה מרמזת על שימוש סמוי בנוסחת השאריות על אינטגרציה במישור המרוכב, כך שניתן לראות בפתרונו לבעיה אסטרונומית זו את אחד היישומים של רעיונותיו על יסודות האנליזה המרוכבת. בערוב ימיו הביע גאוס בפני שומאכר (במספר מכתבים מ-1850) את רצונו לכתוב חיבור על ההתכנסות של טורים טריגונומטריים, אשר יכלול גם את ההקשרים ל"דוקטרינה של גדלים מרוכבים".
עם כל זאת, כל מה שהשיג בנושא נתגלה רק לאחר מותו, וגאוס לא לקח בחלק בבנייה בפועל של תורת הפונקציות המרוכבות; זו נעשתה באופן שיטתי וישיר על ידי קושי, אבל, יעקובי, ליוביל, רימן ואחרים.
העתקות קונפורמיות
שמאל|200px|ממוזער|העתקה קונפורמית. במאמרו מ-1823 גאוס גילה את השקילות בין קונפורמיות להולומורפיות.
מנקודת מבט מתמטית מודרנית, עבודתו של גאוס על העתקות קונפורמיות קשורה בקשר הדוק לרעיונותיו על יסודות האנליזה המרוכבת. הפרסום המרכזי שלו בהקשר זה הוא מאמרו זוכה הפרס של האקדמיה הדנית למדעים משנת 1823, "פתרון כללי לבעיה של מיפוי משטח אחד על משטח אחר כך שהשניים יהיו דומים זה לזה בחלקיהם הקטנים ביותר", שבו עסק בפן המתמטי הטהור של התורה של מיפויים קונפורמיים. מטרתו המוצהרת של המאמר הייתה קביעת הפונקציות שמעתיקות את פני השטח של משטח כללי כלשהו אל פני השטח של משטח אחר באופן משמר-זוויות, וגאוס במכוון התייחס להעתקות אלו בתור פונקציות מרוכבות. תחילה הוא חוקר את המקרה של העתקה ממישור למישור, ובהתייחס אליו מציג את הטענה החשובה שהעתקה היא קונפורמית אם ורק אם היא הולומורפית או אנטי-הולומורפית; כלומר אנליטית במובן המרוכב. מיד לאחר מכן הוא חוקר את המבנה המרוכב שמשרה המטריקה של משטחים עקומים, ונעזר בבנייה זו כדי לגזור קריטריון קונפורמיות כללי בין שני משטחים. תוך כדי כך הוא נעזר באופן לא מפורש בכלי אנליטי חזק שרלוונטי לבעיה של מיפוי משטחים עקומים - משוואת בלטרמי, שהיא משוואה דיפרנציאלית חלקית שמקיימות העתקות מרוכבות בין משטחים, אשר ניתן לחשוב עליה כעל הכללה של משוואות קושי-רימן למשטחים בעלי עקמומיות שונה מאפס. הוא עשה בה שימוש כדי להוכיח קיום מקומי של קואורדינטות איזותרמיות על משטח עם מטריקה אנליטית רימנית. בהמשך מאמרו הדגים את המשפט שלו למקרים של מיפוי קונפורמי של משטח שרירותי על גבי מישור, חרוט וכדור, וסיים בדיון במיפוי קונפורמי של משטח על גבי אליפסואיד סיבוב. ראויה לציון העובדה שרימן העריך במיוחד את מאמרו זה של גאוס על העתקות קונפורמיות, שכן הוא קרא אותו ביסודיות רבה והתייחס אליו במפורש בעבודת הדוקטורט הזכורה שלו מ-1851, אשר יצרה בסיס גאומטרי אוניברסלי לתורה של פונקציות מרוכבות בדמותם של משטחי רימן.
כמו בתחומי עיסוק רבים של גאוס, חלקה הלא מפורסם של עבודתו על מיפויים קונפורמיים מרשים אף יותר ממה שפרסם בחייו. השיא של עבודתו בנושא עסק בבעיה של בניית העתקה קונפורמית במישור המרוכב מפנים האליפסה לעיגול היחידה הפתוח – בשונה מהבעיה של מיפוי חלקה החיצוני של האליפסה (תחום המישור שאינו נמצא בתוכה) לעיגול היחידה, בה ניתן לבנות את ההעתקה בקלות יחסית בעזרת התמרת ז'וקובסקי, במקרה זה הפתרון קשה בהרבה ומערב פונקציות אליפטיות. במספר קטעים מתמטיים המתוארכים ל-1839 הוא חקר את הבעיה ותיעד את פתרונו; ממצאיו תאמו את הנוסחה שנמצאה הרבה מאוחר יותר על ידי הרמן אמדאוס שוורץ. הפתרון שמצא מעיד גם שהיה מודע לזיקה בין תורת המיפויים הקונפורמיים לתורת הפוטנציאל, שכן כדי למצאו הוא התבסס הן על עבודתו המוקדמת על אינטגרלים אליפטיים ופונקציות תטא והן על רעיונותיו מתורת הפוטנציאל – רעיונות אשר גיבש בתקופה שקדמה לפתרונו זה – תקופה בה חקירות פיזיקליות על פוטנציאלים היו במוקד עיסוקיו.
אנליזה ממשית
תגלית נוספת שלו מנושא אחר לגמרי היא התפלגות Gauss-Kuzmin, שמופיעה בהערה 113 ביומנו. התגלית העמוקה הזאת מתארת את השכיחות האסימפטוטית של מספרים טבעיים בפיתוח לשבר משולב של משתנה מקרי המתפלג באופן אחיד בקטע (0,1). גאוס כתב כי:
כאשר ו- מסמלת את פונקציית הרצפה. במכתב ללפלס מ-1812 גאוס דיווח לו על ממצא זה, ואף הציע לו לעסוק בבעיה ההסתברותית של הערכת גורם השגיאה בחוק האסימפטוטי שלו. גאוס כתב כי יש לו הוכחה בהירה לעובדה הזאת, אולם רק בשנת 1928 הצליח Kuzmin לבנות אותה מחדש, שאף נתן חסם על קצב ההתכנסות – ובכך ענה על השאלה שהעלה גאוס. ההערה הזו מרשימה במיוחד לאור העובדה שהיא נכתבה יותר ממאה שנים לפני שכלים מודרניים "חזקים" כמו תורת המידה והתורה הארגודית נוצרו, וכיוון שגאוס לא הותיר הרבה מסמכים הנוגעים לחוק הזה, לא ברור כיצד הוא הגיע לתוצאה זו.
גאודזיה
שמאל|300px|ממוזער|בעבודתו הגאודטית עסק גאוס בפיתוח טכניקות קרטוגרפיות שונות; באיור מוצגת מפה מישורית של הארץ האליפסואידית.
מתוך עבודתו על הסקר הגאודזי של הנובר צמחו מספר עבודות תאורטיות, שהבולטות שבהן כללו מאמר אחד מ-1828 בו סיכם את רעיונותיו על צורת כדור הארץ, המאמר "מדידת הפרש קווי הרוחב בין אלטונה וגטינגן" (1828) שנעשה בו שימוש מיומן ברגרסיה ליניארית, והחשוב מכל הוא ספרו "מחקרים על היסודות של גאודזיה גבוהה" (1843 ו-1846) שפורסם בשני חלקים והתבסס על המיפוי הקונפורמי של האליפסואיד לספירה. שתי העבודות היו בעלות השפעה אדירה על התפתחות הגיאודזיה, הן מהצד התאורטי והן מהצד המעשי.
הכרך הראשון של ספרו על גאודזיה עוסק בבעיה הקרטוגרפית של בניית העתקות קונפורמיות של אליפסואיד לכדור, לנוחיות שימושם של גאודזיסטים. כיוון שגאוס כבר הראה שלא ניתן למפות אליפסואיד לכדור בלי עיוותים, השיטה שלו התבססה על מיפוי אזורים קטנים של האליפסואיד לאזורים כדוריים באופן כזה שהעיוות יהיה מינימלי, תוך התאמת הפרמטרים של ההעתקה מחדש בכל קו רוחב של האליפסואיד. הטכניקות בהן גאוס השתמש היו מאנליזה מרוכבת וטריגונומטריה ספירית. הכרך הראשון מסתיים במספר בעיות הקשורות במשולשים כדוריים. הכרך השני של ספרו מוקדש לפתרון של בעיות דומות אלא שהפעם הן מתייחסות למשולשים על אליפסואיד. בעזרת ערכים ממוצעים של קווי רוחב ואזימוט גאוס גזר שש נוסחאות אשר פותרות את הבעיה באופן מכני באמצעות שימוש בטבלאות נומריות שחישב בעצמו. הטכניקות שתיאר היו בשימוש נרחב על ידי גאודזיסטים עד סוף המאה ה-19. ספר זה ביחד עם כתבים אחרים שנמצאו בעזבונו, היווה את הבסיס להעתקת Gauss-Kruger שהתפתחה בשנת 1912, וזכתה למעמד איתן כבסיס לפיתוח כל הרשתות הטופוגרפיות המתחשבות בצורה האליפסואידית של כדור הארץ, ומשום כך אומצה במהלך המאה ה-20 ככלי מיפוי בסקלה גלובלית על ידי מדינות רבות.
סטטיסטיקה
הטיפול בתצפיות עם שגיאות העסיק את גאוס לראשונה בשנים 1794–1795. מאוחר יותר, עבודתו על בעיות אסטרונומיות אילצה את גאוס בעל כורחו להתעסק עם בעיות סטטיסטיות הקשורות במזעור השפעת שגיאות המדידה על תוצאות החיזוי של תהליכי חישוב אסטרונומיים. בספרו על אסטרונומיה מ-1809, גאוס תיאר לראשונה באופן מלא את ההתפלגות הנורמלית. גאוס בספרו תיאר את שיטת הריבועים הפחותים ושיטת אמידת נראות מרבית, שתיהן שיטות יסודיות ביותר המשמשות רבות בסטטיסטיקה, ועשה בהן שימוש על מנת לנתח נתוני מדידות אסטרונומיות שלעיתים סתרו זו את זו. כדי לאמוד את השגיאה של המדידות, גאוס בחר להניח כי הממוצע האריתמטי הוא הערך שממזער את שגיאת המדידה. כלומר, המדידה שמרחקה מן הממוצע האריתמטי הוא המזערי, היא בהסתברות גבוהה הקרובה ביותר לערכים האמתיים. תחת הנחה זו הוא חישב ומצא כי ההתפלגות הנורמלית מתארת את שגיאת המדידה, וסיפק נוסחה של ההתפלגות הנורמלית הסטנדרטית.
שמאל|260px|ממוזער|"שיטת הריבועים הפחותים" של גאוס מאפשרת לאמוד את הקשר המתמטי של משתנה תלוי במשתנה בלתי תלוי.
מאוחר יותר, גאוס עשה שימוש בכלים הסטטיסטיים שפיתח במסגרת המדידות הגאודטיות שביצע, ואחת מתרומותיו לגאודזיה הניסויית היא זיהוי השגיאות השיטתיות העיקריות במדידת זוויות, כשלאחר מכן הוא הציע אמצעים להעלים את השפעתן. ענף הגאודזיה והמדידה של צורת כדור הארץ היה אזור נוח במיוחד ליישום הכלים החדשים של הסטטיסטיקה אותם פיתח, וזהו היה התחום אשר בו מצא גאוס את אחד היישומים הפוריים והעשירים ביותר של שיטת הריבועים הפחותים שלו, וכתוצאה הוא פרסם את חיבורו "תאוריה של תחשיב התצפיות המושפע באופן מינימלי משגיאות", שפורסם בשלושה חלקים במהלך השנים 1823-1826 ובו דן בקלקולוס התצפיות באופן מעמיק. בחיבור זה גאוס פרסם הצדקה חדשה ואיתנה יותר לשיטת הריבועים הפחותים; הוא הוכיח ששיטת הריבועים הפחותים מניבה את האומד חסר ההטיה הליניארי הטוב ביותר, במובן שהשונות שלו היא הנמוכה ביותר מבין כל האומדים הליניאריים חסרי ההטיה. תוצאה יסודית זאת, שנחשבת לאבן הפינה באנליזה המודרנית של רגרסיה, נודעה כמשפט גאוס-מרקוב.
בחיבור זה, שהיה לא מוכר יחסית בעולם דובר האנגלית במהלך המאה שלאחר פרסומו, ישנם פיתוחים רבים מעניינים מאוד: גאוס הציג והוכיח את אי-שוויון גאוס (שהוא אי-שוויון מטיפוס צ'בישב), כמו גם אי שוויון על מומנטים מסדר רביעי של שגיאות (Gauss-Winkler inequallity). במאמרים 38–40 של החיבור, גאוס גזר חסם עליון ותחתון לתחום הערכים בו עשויה להימצא השונות של אומדן השונות המדגמית. מאוחר יותר, המתמטיקאי הרוסי אנדריי קולמוגורוב גילה שהחסם התחתון של גאוס שגוי, וב-1947 פרסם נוסחה מתוקנת. באותו חיבור גאוס גם הציג תהליכים איטרטיביים (שתוארו על ידי דדקינד), ופיתח שיטות ריבועים פחותים רקורסיביות אשר נתגלו מחדש רק ב-1950 על ידי Plackett, כך שהם נחקרו לראשונה לעומק רק לאחרונה.
במאמרו מ-1816 על הדיוק של אומדים סטטיסטיים, גאוס העריך את הדיוק של אומדים של הנעלמים של מערכת משוואות ליניאריות, ושל פונקציות ליניאריות של אלו. הוא הוכיח בו שבעבור סדרת שגיאות מפולגת נורמלית , המדד לדיוק נאמד בצורה הטובה ביותר על ידי
מאשר על ידי
בעבור k שונה מ-2.
זה היה בקונטקסט של עבודתו הנרחבת בעיבוד סטטיסטי של תוצאות מדידות וחישובים אסטרונומיים וגאודטיים שהוא פיתח את הטכניקות הרבות באלגברה ליניארית הנושאות את שמו; הכמויות העצומות של נתונים איתן נאלץ לעבוד כדרך קבע הובילו באופן טבעי למשוואות ליניאריות בנעלמים רבים. בין היתר הציג במאמר 182 של ספרו על אסטרונומיה מ-1809 את תהליך גרם-שמידט, ופירק באמצעותו מטריצה A למכפלת מטריצה אורתוגונלית Q ומטריצה משולשית עליונה R – שיטה שנקראת כיום פירוק QR. כמו כן, במכתב פרטי מ-1823 לעמיתו גרלינג הוא תיאר את שיטת גאוס-זיידל – שיטה איטרטיבית לפתרון סוג מסוים של מערכות משוואות ליניארית, שבמקרים מסוימים מתכנסת מהר יותר לפתרון מאשר שיטות אחרות. בנספח לחיבורו מ-1823 על סטטיסטיקה, הוא תיאר את פירוק שולסקי.
את העיסוק של גאוס במתמטיקה אקטוארית ניתן לפרש כאחד היישומים של עבודתו בסטטיסטיקה. במשך מספר שנים הוא ניהל את קרנות הפנסיה של אלמנות הפרופסורים באוניברסיטת גטינגן, ונעזר בנתוני תמותה מפורטים כדי לבצע את החישובים שלו. התוצרים של פרויקט זה - מספר מאמרים מ-1845 שעוסקים בהיבטים שונים של מתמטיקה פיננסית, היוו הדגמה מופתית ליישום של תורת ההסתברות לאנליזה של בעיות כלכליות.
יסודות הגאומטריה; גאומטריות לא אוקלידיות
על אף טענותיו של גאוס, שאלת היקף הקרדיט הניתן לו על גילוי הגאומטריות הלא אוקלידיות נתונה למחלוקת בקרב היסטוריוני המתמטיקה, מחלוקת שחריפה יותר מבכל תחום אחר בו הוא עסק. קשה מאוד להכריע בשאלה עד כמה חזה גאוס את תגליותיהם המאוחרות יותר של בולאי ולובצ'בסקי כי הוא לא כתב שום תיעוד שיטתי של רעיונותיו לפני 1831, ונחוצה בנייה מחדש של תהליך החשיבה שלו על פי נקודת המבט המתמטית המודרנית והמסמכים המעטים שיש בשנים שקדמו ל-1831. היסטוריונים נטו לשייך את "ההרהורים המתמטיים" שלו לשלוש תקופות שונות: תקופת "הגישושים" הראשונית בשנים 1792–1813, התקופה הבשלה יותר רעיונית שבשנים 1813–1831, וזו שמ-1832 (כשנתוודע לראשונה להישגיו של בולאי) ואילך עד מותו.
השנים 1792–1813
גאוס היה הראשון להגיע לרעיון שניתן לוותר על אקסיומת המקבילים ולקבל בכך גאומטריות שונות בתכלית מהגאומטריה האוקלידית. לפי זיכרונותיו, הוא החל להרהר לראשונה על תקפות אקסיומת המקבילים ב-1792, והגיע למסקנה שדרוש כיוון שונה מזה שנקטו הגאומטרנים במאות השנים האחרונות. בעקבות מסקנה זו הוא החל לתהות מה קורה כאשר האקסיומה החמישית מוחלפת באקסיומה אחרת: "דרך כל נקודה מחוץ לישר נתון עוברים לפחות שני ישרים מקבילים לישר זה". את תקופת הגישושים הראשונית אפיינה חקירה סינתטית של תכונות הגאומטריה ההיפותטית בה האקסיומה החמישית אינה מתקיימת; הכלים בהם נעזר היו בעיקר בניות גאומטריות האנלוגיות לאלו של הגאומטריה האוקלידית, שאפשרו לו להגיע למסקנות יסודיות על תכונות הגאומטריה החלופית. את תקופה זאת אפיין אי ביטחון בתקפות הגאומטריה החדשה, עקב ההשלכות הפילוסופיות של הוויתור על האקסיומה החמישית, שעמדו בניגוד גמור לעמדה הרווחת בחוגים המתמטיים והפילוסופיים באותה עת.
מתוארכים לתקופה זאת מספר כתבים קצרים בעלי אופי מעט היסטורי, המהווים סקירה של הכשלים הלוגיים בניסיונותיהם הקודמים של גאומטרנים לגזור את אקסיומת המקבילים מהאקסיומות האחרות.
תקופת הביניים (1813–1831)
שמאל|250px|ממוזער|ה"פסאודוספירה" היא הדוגמה הראשונה למשטח עם עקמומיות שלילית קבועה.
ניתן לתארך את תחילת התקופה השנייה בערך לשנה 1813, שכן במספר מכתבים בשנים 1813–1819 הוא טען שבנה את הגאומטריה החדשה ושהוא "יכול לפתור כל בעיה בגאומטריה החלופית כאשר הקבוע המאפיין אותה נתון". בתקופה זאת הוא החל לפתח את הטריגונומטריה ההיפרבולית והשתכנע שמתקיימים בגאומטריה החלופית כללים טריגונומטריים האנלוגיים לאלו של הגאומטריה הכדורית. הוא חשף מספר תוצאות משמעותיות על הגאומטריה החדשה במכתביו; הבולטות ביותר שבהן הן במכתבו לגרלינג משנת 1819, בו נתן נוסחה לחישוב החסם על השטח המרבי של משולש בגאומטריה היפרבולית בעלת עקמומיות שלילית קבועה לפי גובהו של המשולש האידיאלי המתאים (כש-C הוא הגובה של המשולש, שנקרא גם הקבוע של Schweikart), ומכתבו לשומאכר משנת 1831, שהתוצאה הבולטת שלו היא מתן נוסחה להיקף מעגל בגאומטריה היפרבולית לפי הקבוע k שמאפיין אותה
(שניתן לרשמה גם בעזרת סינוס היפרבולי כך: ). לממצא האחרון היו השלכות מעניינות ביותר, שכן לפי הנוסחה שבו עולה שבגאומטריה החדשה מתקיים שבעבור רדיוסים גדולים בהשוואה לקבוע האופייני k ההיקף גדל מעריכית עם הרדיוס.
כתבים אחרים שלו מהתקופה מכילים אזכור של משוואות הפסאודוספירה (משטח אותו מכנה גאוס "הנגדי של הספירה") – הדוגמה הראשונה למשטח עם עקמומיות שלילית קבועה. במכתב אחר הוא אף הביע דעתו על ההשלכות של הנושא וטען שייתכן שהטבע הגאומטרי של המרחב הפיזי הוא לא-אוקלידי, ושניתן להכריע בשאלה זאת באמצעם אמפיריים (הוא הצהיר שהגאומטריה הלא אוקלידית היא עקבית אולם הפרמטר היסודי שמאפיין אותה אינו ניתן לקביעה אפריורית).
בשלהי תקופה זאת, גאוס הביע באחד ממכתביו את רצונו להעלות על הכתב כמה מרעיונותיו בדבר הגאומטריה החלופית, משום "שלא רצה שרעיונותיו אלו ייעלמו עמו". בכתב לא מפורסם קצר משנת 1831 שכותרתו "התאוריה של קווים מקבילים", המהווה את ניסיונו הראשון לתעד שיטתית את עבודתו, הוא כמעט הגיע להגדרה מוצקה של מושג ההורוצייקל("מעגל גבולי"), אחד ממושגי המפתח בבניית הגאומטריה ההיפרבולית; ככל הנראה האבחנה המוקדמת ביותר של גאוס אשר מתקרבת להמשגה של המעגל הגבולי מופיעה במכתבו משנת 1804 לוולפגנג בולאי (אביו של יאנוש בולאי), שם גאוס מתייחס להיתכנות של מצולע שווה-צלעות ושווה זוויות אשר מתבדר בכיוון מסוים - במילים אחרות, גאוס מציין שבגאומטריה החלופית ייתכן מצולע "משוכלל" שלעולם לא נסגר על עצמו (מצולע כזה נקרא כיום מצולע הורוציקלי).
גם החיבור הקצרצר "התאוריה של הקו הישר והמישור" מתוארך לתקופה זאת, ובו תקף גאוס את מושג המישור כלא מבוסס מספיק, וטען כי הוא אינו מושג יסודי אלא מושג נגזר.
1832 ואילך
התקופה השלישית מתוארכת להתוודעות שלו למכתבו של יאנוש בולאי מ-1832; מכתבו של בולאי הפתיע אותו מאוד ועורר בו את הצורך לתבוע זכות ראשונים. בתגובה למכתב זה של בולאי, גאוס שלח בפעם הראשונה הוכחות ולא רק תוצאות, ובאופן ספציפי שלח הוכחה סינתטית מקורית לטענה שהגרעון הזוויתי של משולש בגאומטריה היפרבולית פרופורציונלי לשטח שלו, המתבססת על פירוק משולש אסימפטוטי (דהיינו משולש שסכום זוויותיו אפס מעלות) למשולשים קטנים יותר. במכתב שלו גאוס טבע גם את המונחים "הורוצייקל" (באנגלית horocycle), "הורוספירה" (באנגלית horosphere), ו"עקום שווה מרחק" (המהווה הכללה של ישר מקביל לישר נתון). לרעיונות אלו יהיה משקל חשוב בעתיד התחום – בפיתוח מודלים שונים של הגאומטריה ההיפרבולית.
אולם תוצאות אלו היו תוצאות מבודדות בלבד, ועבודתו של גאוס בשנים 1790–1832 חסרה את הנפח והשיטתיות שבעבודתם של לובצ'בסקי ובולאי. הפיתוח השיטתי הראשון של תוצאותיו מופיע בכמה כתבים לא מפורסמים שלו שרובם מתוארכים לאחרי 1840, זמן קצר לאחר הפרסום של לובצ'בסקי; באחד מהם מקיש גאוס את הקשרים המטריים בין צלעותיהם של משולשים סופיים (לא אינפיניטסימליים) בגאומטריה היפרבולית בצורה אקסיומטית. ייתכן שגאוס ידע על תוצאות אלו זמן רב קודם לכן, והחליט לרשמן באופן שיטתי רק לאחר הפרסומים של בולאי ולובצ'בסקי, אך נושא זה נתון לספקולציות בקרב היסטוריונים. אין ספק שהחל משנת 1840, הוא נמנה עם המתמטיקאים הספורים בעולם שהבינו לעומק ופיתחו את הגאומטריות החדשות, אולם המחלוקת כאן היא באשר לנושא זכות הקדימות על הגילוי.
במאמר העדכני (מ-2012) "?What did Gauss read in the Appendix", מציעים המחברים תזה היסטורית מסקרנת לפיה אחת הסיבות שגאוס התמהמה בפיתוח שיטתי של ממצאיו היא שהוא אימץ את התוכנית האנליטית של למברט לבניית הגאומטריה החלופית; הוא היה נחוש למצוא משטח רגולרי עם עקמומיות שלילית קבועה (הפסאודוספירה אינה משטח רגולרי), באנלוגיה מלאה לכך שהספירה הדו-ממדית היא המקום "הטבעי" לחקר הגאומטריה הכדורית. תוכנית זו הגיעה בסופו של דבר לסיום עקר, שכן הילברט הוכיח ב-1901 שלא קיים שיכון מלא של המישור ההיפרבולי במרחב תלת-ממדי.
השיא של עבודתו של גאוס בגאומטריה לא-אוקלידית עסק בחישוב התכולה (נפח) של הארבעון במרחב היפרבולי תלת-ממדי; עוד במכתבו מ-1832 ליאנוש בולאי גאוס המליץ לו לעסוק בבעיה של חישוב נפח הארבעון בגאומטריה החדשה שפיתח, וציין כי בשונה מהמקרה של שטח משולשים במישור, לא ניתן לקבל ביטוי מתמטי פשוט לנפח הארבעון. בכתביו של גאוס נמצאו מספר תוצאות בנוגע לבעיה הזאת; קטע קצר (באורך חצי עמוד) בכתביו תחת הכותרת "cubirung der tetraeder" ("נפח הארבעון") מראה כי עוד ב-1832 גאוס ידע את התשובה לשאלה זאת. בקטע זה גאוס העלה על הכתב מספר נוסחאות שקושרות בין השינויים בזוויות הדיהדרליות וזוויות הפאות של ארבעון אורתוסכמטי (שכל פאותיו הן משולשים ישרי זווית היפרבוליים) לדיפרנציאל הנפח שלו (ייתכן והכיר את נוסחת שלפלי על נפח פאונים). עבודה זאת, שדומה לה ביצע בולאי בשנות ה-1830 ולובצ'בסקי בשנות ה-1840, פתחה פתח לתחום מחקר פורה מאוד מאז ועד היום; נפח גופים במרחבים לא-אוקלידיים מממד גבוה מ-2. בפרט, הבעיה של נפח הארבעון הכללי מוליכה למתמטיקה סבוכה ביותר, ונפתרה לראשונה רק לאחרונה.
גאומטריה דיפרנציאלית
ממוזער|250px|שמאל|המשפט האלגנטי בגאומטריה היפרבולית; משולש על פני משטח בצורת אוכף. עקמומיות המשטח שלילית ולכן סכום הזוויות במשולש קטן מ-180 מעלות.
הסקר של הנובר עורר בגאוס עניין בגאומטריה דיפרנציאלית, תחום במתמטיקה הדן במשטחים ועקומות. בין השאר, גאוס יצר את המושג של עקמומיות גאוס של משטחים, שהיא המושג המרכזי שהכניס לתחום. ב-1827, גאוס ניסח משפט מתמטי חשוב ביותר בתחום זה – "המשפט הנהדר", אשר הראה שעקמומיות גאוס היא שמורה פנימית של משטחים, והמשפט ביסס את החשיבות היסודית שיש לעקמומיות גאוס בגאומטריה דיפרנציאלית. הוא פרסם משפט זה ואת מכלול התאוריה שלו על משטחים עקומים בחיבורו מאותה שנה "חקירות כלליות אודות משטחים עקומים", שהוא יצירתו המרכזית בתחום זה.
תרומתו של חיבור זה לגאומטריה דיפרנציאלית הייתה מהפכנית משום שאפשרה בראשונה לחקור משטחים עקומים מנקודות מבט פנימית, כלומר מנקודת המבט של ישות דו-ממדית המקובעת לפני המשטח. למעט אולי אוילר ומונז', גאוס היה הראשון שחקר משטחים מנקודת מבט פנימית ולא באמצעות הצגתם האנליטית בלבד. הוא מציג כמה רעיונות מהפכניים שיהפכו למרכזיים בתאוריה של הגאומטריה הפנימית של משטחים - הוא פותח ברעיון של קואורדינטות עקומות ובהצגת התבנית היסודית הראשונה והשנייה. רעיונות אלו אפשרו לו להרחיב את מושג המטריקה לגאומטריות נוספות (לא בהכרח אוקלידיות). בהמשך החיבור גאוס פורס סדרה של הגדרות שקולות לעקמומיות משטח, תחילה בעזרת מיפוי גאוס, ולאחר מכן באמצעות הכפלת העקמומיות הראשיות של המשטח בנקודה, ומוכיח את שקילות ההגדרות בחיבור עצמו. המתודולוגיה של החיבור - תחילה הבעת המידע המטרי באופן ממצה ולאחר מכן היקשים מרחיקי לכת על עקמומיות וגאומטריית המשטח - הייתה כאבן יסוד בפיתוח הגאומטריה הרימנית שביסוד תורת היחסות הכללית בה המושגים של מרחק ועקמומיות מתגלמים במטריקה ובטנזור המטרי, בהתאמה.
אף על פי ש"המשפט הנהדר" הראה שניתן למדוד את העקמומיות ישירות מפנים המשטח, הוא לא הצביע על דרך קונקרטית לחשבה. למטרה זו בדיוק נועד משפט חשוב מאוד נוסף מהחיבור - אותו כינה גאוס "המשפט האלגנטי" - אשר קשר את עקמומיות המשטח לסכום הזוויות של הצורות המתקיימות עליו ולהבדל בין תוצאת הסכום לבין זו הנקבעת בגאומטריה אוקלידית. המשפט קובע בצורה ישירה למדי שהמגרעת הזוויתית של משולש שווה לאינטגרל על עקמומיות המשטח בתחום המשולש. את חלקו האחרון של החיבור מקדיש גאוס למשפטי השוואה בין תכונות מטריות וזוויתיות של משולשים במישור לאלו של משולשים על משטח עקום; גאוס חקר כיצד מתפלגת המגרעת הזוויתית של משולש גיאודזי בין קודקודיו בהשוואה למשולש ייחוס מישורי בעל אותן אורכי צלעות. באמצעות פיתוחים סבוכים לטורים של פונקציות המוגדרות בקואורדינטות גאודזיות פולריות על המשטח, מצא גאוס הכללה של משפט לז'נדר על משולשים כדוריים למשולשים גיאודזיים על משטח שרירותי. חישוביו אלו אפשרו לו להראות שזוויותיו של משולש גיאודזי "קטן מספיק" סוטות מאלו של משולש מישורי בעל אותן צלעות באופן שתלוי רק בערכי עקמומיות המשטח בפינות המשולש.
הכללה זו של משפט לז'נדר היא במובן מסוים תוצאה "מפתיעה" נוספת של גאוס בגאומטריה דיפרנציאלית, שכן היא מראה שאין זה משנה כיצד משתנה עקמומיות המשטח בפנים המשולש (היא עשויה למשל לקבל ערכים קטנים מאוד בתוכו אך גדולים מאוד בקודקודי המשולש), עבור משטח בעל עקמומיות גאוס רציפה פילוג המגרעת הזוויתית תלוי בסדר ראשון רק בערכי עקמומיות המשטח בקודקודי המשולש. על אף שהיבט זה של עבודתו של גאוס בתחום צמח ככל הנראה מתוך עבודתו המעשית כגאודזיסט, לחישוביו אלו יש משמעות תאורטית רבה מעבר ליישומים גאודזיים מעשיים. היסטוריונים אחדים הראו לאחרונה באופן משכנע שרעיונות ותחשיבים דומים מונחים בלב הצגת מושג העקמומיות של יריעות רימניות מממד כללי, ונטען גם כי רימן הציג מונח זה לאחר שביצע חישובים מפורטים שמטרתם להכליל את הרעיונות של גאוס על "עיוות גאודזי" לממדים גבוהים יותר (המונח "עיוות גיאודזי" מתייחס לסטיות המדידה המתקבלות כשמשווים משולשים גיאודזיים כלליים למשולשים מישוריים).
במהלך התקופה שקדמה לפרסום חיבורו על משטחים עקומים (בשנים 1825–1827), גאוס הכליל בכתבים לא מפורסמים חלק מהתוצאות שבחיבור כדי לכלול גם את המקרה של קווים שאינם ישר בגאומטריה הנתונה, וכך הגדיר את המושג הכללי של עקמומיות גיאודזית. הוא הראה שבדומה לעקמומיות גאוס, גם גודל זה הוא אינווריאנט של המשטח עליו הוא מוגדר; הווה אומר, אם מעוותים את המשטח על ידי טרנספורמציה איזומטרית, העקמומיות הגיאודזית בכל נקודה נשארת זהה - בפרט, עקומים גאודזיים נשארים כאלה לאחר העיוות. במסגרת זו הכליל גאוס את המשפט האלגנטי גם למקרה ששפת המשולש אינה מורכבת מצלעות גיאודזיות בלבד, וניסח והוכיח את המשפט המוכר בכינויו, משפט גאוס-בונה, העומד על הקשר בין הגאומטריה של משטח לבין הטופולוגיה שלו.
התיאורמה אגרגיום
ה"משפט הנהדר" של גאוס הוא אולי גולת הכותרת של עבודתו בגאומטריה דיפרנציאלית. המשפט מראה שעל אף שההגדרה הראשונית של עקמומיות גאוס עושה שימוש ישיר באופן שבו המשטח נח במרחב, היא נשמרת גם כאשר מעקמים או מפתלים אותו. לכן המשפט מראה שעקמומיות גאוס, שהיא תכונה תלת־ממדית מובהקת (לפחות לכאורה), אינה תלויה בשיכון של המשטח במרחב, אלא שהיא תכונה פנימית של המשטח, וניתנת לחישוב מנקודת מבט דו־ממדית על ידי ביצוע מדידות על גבי המשטח עצמו; למשל מדידת סכום זוויות של משולשים על המשטח. בהדגמת התכונות ה"שמורות", כלומר בלתי תלויות, של שיכון המשטחים במרחב התלת־ממדי, הוא סלל את הדרך למושג היריעה, היא מרחב מתמטי מופשט העומד בזכות עצמו, ללא קשר לשיכון שלו במרחב בממד גבוה יותר. מעבר לחשיבותו המתמטית המכוננת, למשפט היו גם השלכות פילוסופיות בדמות דחיית הטענה של עמנואל קאנט על הטבע האפריורי של הגאומטריה האוקלידית.
טופולוגיה
שמאל|ממוזער|200px|האינטגרל של גאוס הוא אמצעי אנליטי לחישוב אינדקס השזירה, שהוא אינווריאנט מספרי שמייצג את דרגת השזירה של שני עקומים סגורים במרחב תלת-ממדי.
אחד ההיבטים הידועים פחות של עבודתו של גאוס הוא שהוא היה גם חלוץ מוקדם של ענף הטופולוגיה, או כפי שנקראה בזמנו, analysis sytus. ההוכחה הראשונה שלו את המשפט היסודי של האלגברה כללה טיעון טופולוגי במהותו; הוא שב ופיתח את הטיעון הטופולוגי בהוכחה האחרונה שלו למשפט זה (מ-1849). אחד המסמכים משנותיו המוקדמות ביותר מתאר רשימה של קשרים אותה הכין ב-1794, כאשר באותה שנה הוא המציא גם שיטת סימון מיוחדת לקשרים המקודדת בתוכה את התכונות של קשר נתון (קוד גאוס). מאוחר יותר הוביל גאוס את ענף הטופולוגיה המוקדם בשלוש הזדמנויות שונות, כאשר בכל אחת הוא הגה רעיונות שהפכו למרכזיים בתחום.
ב-1804, בהקשר של חקירותיו באסטרונומיה, עסק גאוס לכאורה בשאלה פרקטית - קביעת התחום השמיימי שבו שביטים ואסטרואידים עשויים להופיע - אותו הוא מכנה zodiacus. בפתרון הבעיה גאוס הצביע על 3 מקרים אפשריים: כאשר המרחק המינימלי של השביט גדול מהמרחק המקסימלי של כדור הארץ מהשמש, ההפך, והמקרה השלישי הוא כאשר מסלול כדור הארץ ומסלול השביט שזורים (linked) זה בזה. במקרים הראשון והשני גאוס מצא את ה-zodiacus, ואילו במקרה השלישי הוא כותב כי מסיבות טופולוגיות התחום השמיימי הוא הספירה כולה. בכך נתעוררה בפעם הראשונה בעיה טופולוגית במחקר אסטרונומי. ב-1848 גאוס שב לבעיית ה-zodiacus ופרסם מאמר קצרצר על התחום השמיימי שבו עשוי להופיע האסטרואיד החדש שנתגלה, אייריס; במאמר הוא מרחיב את הדיון האיכותי בחישוב ה-zodiacus.
מאוחר יותר, בהקשר של חקירותיו על גאומטריה דיפרנציאלית ויסודות הגאומטריה, גאוס גילה את משפט גאוס-בונה. כן חקר את התמונה של משטחים שונים על ספירת היחידה תחת פעולת מיפוי גאוס; חקירה זו הובילה אותו לגרסה ראשונית של מושג האוריינטציה של משטחים, ונושא האוריינטציה מופיע בהקשר אחר בהתכתבויותיו מ-1846, שם עולה הנושא של הבחנה בין מערכות צירים ימניות לשמאליות. בפסקה מחיבורו על גאומטריה דיפרנציאלית, גאוס אף הביע את רצונו לחקור באופן מעמיק יותר תצורות של משטחים הממופים על ספירת היחידה (בעזרת מיפוי גאוס). במכתב לשומאכר מ-1825 שבו דיווח על ניסיונותיו להכליל את חקירותיו על משטחים עקומים לכיוונים חדשים, הוא כתב: "...(בחקירות הללו) יש להתחקות אחר כל השורשים של העץ עד קצותיהם, וכמה מהניסיונות הללו לקחו לי שבועות של חשיבה מאומצת. חלק ניכר מהחקירות הללו הוא בעל זיקה ל-Geometria situs, תחום כמעט לא מעובד עד עכשיו".
לבסוף, גאוס הרים תרומה יוצאת מן הכלל לתורת הקשרים, כאשר ב-1833, בהקשר של חקירותיו באלקטרומגנטיות, הגדיר את אינדקס השזירה (linking number) של שני עקומים סגורים במרחב ופיתח נוסחה לחשבו בעזרת אינטגרל כפול מתאים (Gauss's linking integral):
לא ידוע מה הוביל אותו לכתוב את נוסחת האינטגרל שלו, ומשערים שהבעיה הספציפית אותה פתר עסקה בחישוב העבודה הדרושה כדי להזיז מונופול מגנטי בחוזק מסוים לאורך מסלול סגור בשדה המגנטי המופק על ידי לולאת זרם מסוימת. פתרונה הראה שערכה הוא למעשה אינווריאנט טופולוגי, מדד לדרגת השזירה של מסלול המונופול ולולאת הזרם. אינטגרל השזירה שב ונתגלה מחדש באופן בלתי תלוי ב-1867 בידי ג'יימס קלארק מקסוול, בהקשר של חקירות אלקטרומגנטיות. בפיזיקה עכשווית מתקיימת אינטראקציה פורה מאוד בין תחום הטופולוגיה לחישובים פיזיקליים מורכבים, ובמסגרתה הגישה של גאוס ומקסוול לחשב שמורות טופולוגיות באמצעים אנליטיים התגלתה כמועילה מאוד. בעשורים האחרונים מושג אינדקס השזירה עבר הכללות מרחיקות לכת דרך עבודתם של חוקרים הפועלים בממשק שבין מתמטיקה טהורה ופיזיקה בסיסית, הכללות המאפשרות למשל להגדירו גם עבור שזרים בעלי יותר משני מרכיבים. באותה הערה קצרה גאוס גם מלין על ההתקדמות המעטה שנעשתה בתחום: "על ה-geometria sytus, שלייבניץ הרחיק לראות, ואשר רק צמד גאומטרנים (אוילר וונדרמונד) זכו למבט חטוף בו, אנו יודעים, כעבור מאה וחמישים שנים, כמעט דבר. בעיה מרכזית של ה-geometria sytus תהיה למנות את מספר הליפופים של שני עקומים סגורים או אינסופיים אחד מסביב לשני".
מחברותיו של גאוס מכילות מספר רישומים מעניינים, שמעידים שהוא היה בין הראשונים שחקרו גם תופעות טופולוגיות בעלות זיקה לקשרים כמו צמות (braids), לגביהן ניסה לפתח שיטת סימון המבוססת על קואורדינטות מרוכבות, או מארג (tangle) שפשרו עדיין לא מובן היטב. העורך של עבודותיו הגאומטריות של גאוס, המתמטיקאי Paul Stackel, שם דגש על העובדה שעמיתו של גאוס, אוגוסט פרדיננד מביוס, התייחס במפורש להרצאה בעל פה שניתנה על ידי גאוס בה הוא הדגים תכונות של משטח לו הוא קרא "טבעת כפולה"; על פי הפרשנות המתמטית המודרנית, בהרצאתו רמז גאוס למביוס שהמשטח שהדגים היה שקול טופולוגית לטורוס מנוקב, ושהטורוס המנוקב אינו פשוט קשר. כמו כן, בהערה שלו מ-1840 מופיעה ההתייחסות המוקדמת ביותר לבעיית הקשירות הטופולוגית של משטחים. בשנים 1825 - 1844 גאוס עסק בנושא שמסווג כיום כטופולוגיה קומבינטורית, והכין רשימה של קשרים עם מספר צמתים שאינו עולה על 4, וכמו כן שיער השערה מסוימת על רצף האותיות במילות גאוס (Gauss's words), שהוכחה לבסוף כמעט כמאה שנה מאוחר יותר, על ידי Julius v. Sz. Nagy. הערותיו ותוצאותיו בתחום קובצו ברשימה קצרה יחסית בכרך השמיני של הנכלאס שלו. השפעתו בשנותיו האחרונות הייתה בעיקר במתן גירוי ראשוני לתלמידיו לפתח את התחום, וראויה לציון העובדה שתלמידו, יוהאן בנדיקט ליסטינג, בחר להקדיש את ספרו על טופולוגיה לגאוס.
אנליזה נומרית
בעבודתו היומיומית גאוס נעזר לעיתים קרובות באלגוריתמים יעילים כדי לפשט את עבודתו. כיוון שלעיתים קרובות הוא נעזר בעדות מספרית אמפירית כדי למצוא חוקיות מתמטית בתחומי המחקר שלו (למשל במקרה של משפט המספרים הראשוניים וההכללות שלו), השימוש באלגוריתמים יעילים היה חשוב מאוד לו. בהקשר זה, גאוס עשה תרומות רבות לאנליזה נומרית והמציא אלגוריתמים מתמטיים רבים. ב-1814 הוא פרסם את מאמרו הארוך יחסית על אינטגרציה נומרית "שיטה חדשה לחישוב ערכי אינטגרלים על ידי קירוב", בו תיאר את שיטת התרבוע הגאוסיאני (Gaussian quadrature). המאמר היווה השראה עבור חוקרים רבים בתחום להמשיך לפתח את הכלים של האינטגרציה הנומרית. בהקשר של חקירותיו על הממוצע האריתמטי גאומטרי, הוא המציא את אלגוריתם גאוס-לז'נדר, שיצר (יחד עם תרומות של חוקרים רבים אחרים) את הבסיס לכמה מהאלגוריתמים המהירים ביותר לחישוב פאי.
בהקשר של עבודתו האסטרונומית, גאוס פיתח במאמרו הארוך "שיטה חדשה לטיפול בתאוריית האינטרפולציה" מ-1805 את הגרסה המוקדמת ביותר של ה-FFT (אלגוריתם ה-Fast Fourier Transform) - התמרת פורייה מהירה, שתואר כ"אלגוריתם הנומרי החשוב ביותר של זמננו". הוא נעזר באלגוריתם זה כדי לעשות אינטרפולציה על מסלוליהם של פאלאס ויונו. למעשה, האלגוריתם שלו דומה לאלגוריתם הגנרי של ה-FFT ומתייחס למקרה כללי יותר מאשר בגרסה הידועה כ-radix 2; במאמר 28 של חיבורו זה הוא הדגים את פעולת האלגוריתם שלו למקרה של פאלאס, בו מתקבלת סדרה בעלת מספר פריק () של ערכים השונה מחזקה של שתיים (במקרה של פאלאס התקבלה סדרה בעלת 12 ערכים). מבחינה היסטורית, חיבור זה לא היה חסר השפעה, שכן עותקים ספורים שלו הגיעו למכריו של גאוס ולמתמטיקאים נוספים במהלך המאה ה-19.
הישגים אחרים שלו כוללים פיתוח אלגוריתם יעיל לחישוב לוגריתמים, המבוסס על הממוצע האריתמטי גאומטרי. כמו כן, גאוס פרסם טבלאות לוגריתמים שיחד עם עבודתו של Z. Leonelli יצרו את הבסיס למערכת המספרים הנקראת כיום LNS - או Logarithmic number system. עבודתו בתחום הוקרה בכך שקראו לטכניקות מסוימות לחישוב לוגריתמים בשם "לוגריתמים גאוסיאניים".
כרונולוגיה מתמטית
כמה מעבודותיו המתמטיות של גאוס הוקדשו לכרונולוגיה, תחום העוסק בפיתוח אלגוריתמים יעילים לניתוח לוח השנה ואשר נגזרים ממנו יישומים מיידיים לחיזוי מועדם של חגים מסוימים. בין עבודותיו אלו ראויים לציון מיוחד מאמרו מ-1800 על קביעת תאריך חג הפסחא לפי הלוח היוליאני והגרגוריאני - שבו התהליך הציקלי המפרך של חישוב מועד חג הפסחא מוחלף בתהליך אנליטי לגמרי, והנוסחה של גאוס לקביעת היום בשבוע המתאים לתאריך קלנדרי מסוים (עבודתו האחרונה נתפרסמה רק ב-1927). גאוס ראה באלגוריתמים אלו הדגמה של עקרונות "האריתמטיקה הגבוהה" שפיתח, ואזכור לבעיות קלנדריות אף מופיע במאמר 36 בפרק השני של "מחקרים אריתמטיים", בהקשר של הבעיה של פתרון מערכות של n קונגרואנציות ליניאריות ב-n משתנים. במילים אחרות, בליבם של האלגוריתמים הללו עומד פתרון משוואות דיופנטיות ליניאריות מסוימות וכן ידע אסטרונומי על מופעי גרמי השמיים, וגאוס אף כתב בפתיח למאמרו על חג הפסחא כי: "מטרתו של חיבור זה אינה לדון בהליך הרגיל של קביעת מועד הפסחא, אשר ניתן למצאו בכל ספר על כרונולוגיה מתמטית ולהבינו בקלות יחסית בהינתן היכרות בסיסית עם מונחים כמו מספר זהב, אפקט, ירח פסחא, מחזור שמשי... אלא לתת, באופן בלתי תלוי בקונספציות הללו, פתרון אנליטי לחלוטין, המבוסס אך ורק על פעולות החשבון הבסיסיות ביותר."
הישגים מתמטיים אחרים
עבודתו של גאוס לא רק התניעה התפתחות של תאוריות מתמטיות גדולות, אלא שהוא היה גם המחבר של נישות רבות במתמטיקה, במיוחד בגאומטריה אלמנטרית ובאלגברה. בעיסוקו גם בתחומים אלה, עזר להפיץ את הרעיונות המתמטיים החדשים של התקופה; באמצעות הדגמה כיצד הם "מאירים" ומקצרים את הדרך בפתרון בעיות מסוימות. בהקשר זה, גאוס השתמש במספרים מרוכבים במסגרת עבודתו על פרספקטיבה וגאומטריה פרויקטיבית - בכתב קצר "היטלי הקוביה" הוא ניסח את המשפט היסודי של אקסונומטריה נורמלית, העונה על השאלה כיצד לשרטט בצורה מיטבית קובייה תלת־ממדית על גבי מישור דו־ממדי, באמצעות שימוש במספרים מרוכבים. משפט גאוס-לוקאס, תוצאה בסיסית על מיקום שורשי פולינום במישור המרוכב, הוא דוגמה נוספת לנישה בעבודתו על מספרים מרוכבים. כמו כן, חלק מכתביו הלא מפורסמים מגלים שהוא היה הראשון להבין את החשיבות של המישור המרוכב המורחב על ידי נקודת האינסוף (זהו המרחב הפרויקטיבי המרוכב , הידוע יותר בשם הספירה של רימן); גאוס מצא ב-1819 שכל סיבוב של הספירה הדו-ממדית ניתן לביטוי על ידי טרנספורמציה מרוכבת מהצורה: , כאשר ומקיימים . הטרנספורמציה הזאת, שהיא בעצם העתקת מביוס אוניטרית, מתייחסת להטלה הסטריאוגרפית של הספירה אל המישור המרוכב - הטלה שמאפשרת להתאים מספר מרוכב לכל נקודה על הספירה.
דרך התכתבויותיו וכתביו הלא מפורסמים, לגאוס הייתה תרומה מסוימת להתחדשות של ענף הגאומטריה הסינתטית במאה ה-19, שהתפתחותו נזנחה במאה הקודמת (עקב ההתפתחות המטאורית של האנליזה); תחום זה התפתח מאוד בעשורים הראשונים של מאה זו, בעיקר דרך עבודותיהם של גאומטרנים כיאקוב שטיינר, יוליוס פלוקר, von Staudt, מביוס ואחרים. בין היתר, שכלל ב-1840 את המושגים החשובים של צמדי נקודות הרמוניים (harmonic pairs) והיחס הכפול. הישגים שלו בגאומטריה אלמנטרית כוללים את פתרונו מ-1810 לבעיית הבנייה המפורשת של האליפסה בעלת השטח הגדול ביותר החסומה במרובע נתוןBestimmung der größten Ellipse, welche die vier Ebenen eines gegebenen Vierecks berührt, printed in Collected Works Volume 4, pp. 385-392; original in Monatliche Correspondenz zur Beförderung der Erd- und Himmels-Kunde, Volume 22, 1810, pp. 112–121 (גם כן תוך שימוש במספרים מרוכבים) ואת התוצאה הנגזרת מפתרונו - משפט Bodenmiller על מרובעים שלמים, הצגת טכניקה משופרת לפתרון הבעיה הגאומטרית של קביעת המעגל המשיק לשלושה מעגלים נתונים - בעיית אפולוניוס, וגזירת תוצאות מעניינות כמו נוסחת גאוס לחישוב שטח מחומשים - תוצאה מפתיעה בגאומטריה אפיניתPrinted in Collected Works Volume 4, pp. 406–407. הוא תרם רבות גם לגאומטריה כדורית, הן מההקשרים האסטרונומיים (הוא תרם לפרקטיקה של ניווט בעזרת כוכבים והשתמש בטכניקות מטריגונומטריה ספירית כדי לפתור בעיות ניווטיות שונות) והן מההקשרים הגאומטריים שלה. בהקשר זה של עבודתו של גאומטריה כדורית, גאוס חקר לעומק את הסיבה לתופעה המתמטית שג'ון נפייר כינה "Pentagramma mirificum" - הקשורה בתכונותיו המופלאות של פנטגרם כדורי מסוים. במהלך חייו גאוס שב לנושא זה פעמים רבות והסביר את התופעה על כל רבדיה הגאומטריים, האלגבריים והאנליטיים; בפרט, ב-1843 הוא ניסח והוכיח
מספר משפטים המקשרים בין פונקציות אליפטיות, מחומשי נפייר על פני הספירה הדו-ממדית ומחומשי פונסלה במישור.
כמה מההתכתבויות שלו בשנותיו המאוחרות יותר עסקו לעיתים קרובות בבעיות מתמטיות מינוריות יחסית, למשל בנושא של ריבועים לטיניים, או בהתכתבות מ-1836 עם שומאכר בה הוא עסק בבעיית העץ של שטיינר. במספר מכתבים לגרלינג ב-1844 גאוס הביע חוסר סיפוק מהעובדה שהתהליך הידוע היחיד להוכיח שוויון נפחים של פאון כלשהו עם תמונת הראי שלו מתבסס על שיטת המיצוי, ושיער שלא ניתן להוכיח שוויון נפחים של ארבעונים באמצעות פירוק למספר סופי של מרכיבים חופפים. ההתכתבות הזאת בין גאוס לגרלינג הייתה אחת המוטיבציות לניסוח הבעיה השלישית של הילברט.
פיזיקה
אלקטרומגנטיות
גאוס ניסח את חוק גאוס באלקטרוסטטיקה (שמהווה מקרה פרטי של משפט גאוס באנליזה וקטורית), אחד החוקים הבסיסיים והחשובים ביותר בתחום זה, כמו גם את חוק גאוס במגנטיות. ב-1833 הוא גילה את חוקי קירכהוף על מעגלים מסועפים, ומאוחר יותר ביסס את העיקרון של ייצור חום מינימלי (principle of minimum heat), שגם הוא נתגלה באופן בלתי תלוי על ידי גוסטב קירכהוף (ב-1848). הוא יישם את העקרונות הללו כשניתח כמה קונפיגורציות מעניינות של מעגלים חשמליים. בנוסף, גאוס נתן הוכחה ניסויית מדויקת של הזהות של אפקטים חשמליים הנגרמים על ידי חיכוך לאלו שנגרמים על ידי זרמים גלוואניים וכוחות תרמואלקטריים. באותה שנה הוא וובר תיעלו את הידע הניסויי והתאורטי שלהם בתחום כדי להגיע להישג טכנולוגי מעשי; לבנות את הדגם הראשון של הטלגרף החשמלי - מעיין התקן תקשורת פרימיטיבי לשליחת מסרים באמצעות פולסים חשמליים בתיל. גאוס שילב בין מכשיר המולטיפליקטור של שוויגר למגנטומטר שלו כדי לבנות מכשיר רגיש יותר; הגלוונומטר. כדי להפוך את כיוון הזרם החשמלי, הוא בנה קומוטטור משלו. כתוצאה, הוא היה מסוגל להניע מחט מרוחקת בכיוון שהגדיר הקומוטטור בקצה השני של הקו. את האלפבית שלהם הם קודדו באמצעות קוד בינארי. מאוחר יותר הם פיתחו דגם יעיל יותר, שאפשר קצב העברת נתונים גבוה יותר (אם כי עדיין נמוך משמעותית מזה של הדגמים המסחריים הראשונים).
מוקד העניין המרכזי של גאוס בחקר האלקטרומגנטיות היה חקר חוקי האינדוקציה (השראה אלקטרומגנטית), והוא גילה במחקריו תוצאות ניסוייות ותאורטיות רבות בתחום. למשל, באמצעות טרנספורמציות מסוימות על משוואת אמפר לכוח בין אלמנטי זרם, הוא גילה את פונקציית הפוטנציאל הווקטורי ב-1835 (מושג זה הוצג לראשונה רק ב-1845, על ידי פרנץ ארנסט ניומן), ונעזר בו כדי לתת ניסוח כמותי לחוק פאראדיי; הוא מצא שהכוח האלקטרומוטורי המושרה שווה לקצב השינוי של הפונקציה הזאת. במסגרת מחקריו ה"חישוביים" יותר של תופעת ההשראה, הוא אף מצא ביטוי מתמטי מפורש להשראות העצמית של כמה קונפיגורציות לא טריוויאליות; למשל, הוא חישב קירוב מסדר ראשון להשראותה העצמית של לולאה מעגלית יחידה כפונקציה של רדיוס הלולאה r ורדיוס התיל (המעגלי) a ממנו היא הורכבה. מנקודת המבט של מדע בסיסי, השיא של עבודתו של גאוס באלקטרומגנטיות עסק באלקטרודינמיקה, ובעוצמה של כוחות אלקטרודינמיים. ב-1835, עלה במחשבתו הרעיון שהאינטראקציה האלקטרומגנטית בין שני מטענים מתקדמת במרחב במהירות סופית, ושהיא עשויה להיות תלויית מהירות-יחסית בין המטענים. הוא ניסה למצוא חוק שיאחד את האלקטרוסטטיקה עם מדע האלקטרודינמיקה והמגנטיות, ובמסגרת חיפושיו אחר חוק יסודי כזה העלה על הכתב משוואה שהתיימרה לתאר את האינטראקציה האלקטרומגנטית הכללית - חוק האלקטרודינמיקה שניסח מהווה הכללה של חוק קולון למטענים נעים:
.
כש-r הוא המרחק הסקלרי, הוא וקטור המרחק, ו- הם ערכי המטענים ו- היא מהירות התקדמות האינטראקציה (ששווה למהירות האור, כפי שמקסוול הראה מאוחר יותר). תובנות אלו, שאותם כאמור גאוס ניסה לתמצת במשוואה אחת, באו בהמשך ישיר לשנים של הרהורים פיזיקליים על טבע האינטראקציה האלקטרומגנטית. כפי שגאוס עצמו הבחין, משוואת האלקטרודינמיקה שנתן מפרה את חוק שימור האנרגיה בעבור תנועות כלליות (תנועות מואצות), ולכן העיר נכונה כי הנוסחה צריכה להסביר גם את האפקטים של השראה אלקטרומגנטית.
10 שנים מאוחר יותר, ובר התוודע לעבודה זאת של גאוס (שלא פורסמה), והכליל את משוואות האלקטרודינמיקה של גאוס גם למקרה של מטענים מואצים, כדי לכלול את האפקט של השראה אלקטרומגנטית. למעשה, תמונת גאוס-וובר של האלקטרודינמיקה הייתה הבסיס למחקרים תאורטיים בתחום עד אשר הוחלפה על ידי משוואות מקסוול השימושיות יותר. על אף שאינה נכונה מנקודת מבט מודרנית, תמונת גאוס-וובר טמנה בחובה את הזרעים הרעיוניים של חלק מההתפתחויות המאוחרות יותר בתחום; כך למשל, הרעיון של פוטנציאל מעוכב רמז למעשה על האפשרות שהשדה האלקטרומגנטי הוא במידה מסוימת ישות עצמאית ונפרדת מהמטענים שיצרו אותו. מבחינה היסטורית, בשל ההסתייגות של ג'יימס קלארק מקסוול, יוצר התאוריה האלקטרומגנטית המודרנית, מן התאוריה של גאוס וובר, נזנחה הגישה שלהם כליל מטקסטים לימודיים בתחום מאז ועד היום, שכן לגישה של מקסוול מעמד בלתי מעורער בקונצנזוס המדעי. הבדל מהותי אחד בין התאוריות הוא שבתמונת מקסוול חוק שימור התנע תקף רק כאשר מסתכלים על המערכת המורחבת של החלקיקים והשדות האלקטרומגנטיים יחד (כלומר התנע של החלקיקים לא בהכרח נשמר), בעוד שבתמונת גאוס-וובר התנע הכולל של החלקיקים תמיד נשמר. עם זאת, קרל שוורצשילד פרסם מאמר ב-1903 המתאר בפירוט כיצד ניתן לפתח את הגישה של גאוס וובר לכדי תאוריה עקבית חלופית.
גאומגנטיות
שמאל|ממוזער|250px|עבודתו של גאוס הובילה ליצירת האטלס המגנטי הראשון של כדור הארץ - מעיין מפה המכילה מידע על עוצמת השדה המגנטי והנטייה המגנטית בכל נקודה על כדור הארץ.
גאוס פיקח על בנייתו של מתקן מגנטי במצפה הכוכבים, ויחד עם ובר ייסד את magnetischer Verein ("המועדון המגנטי") אשר תמך במדידות של השדה המגנטי של כדור הארץ באזורים שונים, והניב את "האטלס המגנטי" הראשון של כדור הארץ. תרומותיו לגאומגנטיות מרוכזות בשני מאמרים חשובים ומשלימים אחד לשני: "צמצום חוזק הכוח המגנטי של כדור הארץ למדידות אבסולוטיות" (1832) ו"תאוריה כללית של מגנטיות כדור הארץ" (1839). המאמר הראשון עסק בהיבטים האמפיריים של מדע הגאומגנטיות: הוא תיאר מערכים ניסויים למדידת העוצמה והכיוון של שדה מגנטי, הסביר את עקרונות הפעולה של המגנטומטרים השונים שפיתחו הוא וובר, ועוד.
המאמר השני עסק בעקרונות התאורטיים של תיאור השדה המגנטי של כדור הארץ: גאוס נעזר בכלי המתמטי שהומצא כמה עשורים קודם לכן על ידי פייר-סימון לפלס, ההרמוניות הספריות, כדי לייצג את השדה המגנטי של כדור הארץ. באמצעות שימוש בכלים המתמטיים של ההרמוניות הספריות ושיטת הריבועים הפחותים שלו, גאוס הצליח להוכיח כי מקור השדה המגנטי של כדור הארץ הוא פנימי, והתאוריה המתמטית שלו אפשרה להפריד בין המקור הפנימי (הגלעין והקרום) והחיצוני (מגנטוספירה) של השדה המגנטי של כדור הארץ, ולחשב איזה חלק של השדה נתרם על ידי הגלעין. חישוביו הצביעו מיד על כך שעיקר השדה המגנטי של כדור הארץ הוא שדה דיפולי; זאת הייתה התקדמות חשובה, שכן באותה תקופה היו עדיין מדענים שהאמינו בקיומם של ארבעה קטבים מגנטיים לכדור הארץ. בסיום המאמר, גאוס אף הצליח להצביע על המיקום המדויק של שני הקטבים המגנטיים של כדור הארץ משיקולים תאורטיים.
תורת הפוטנציאל
עבודתו בתחום הגאומגנטיות הובילה אותו לעסוק באופן שיטתי בתחום מתמטי טהור שיונק רבות מהפיזיקה אולם מהווה ענף מתמטי העומד בזכות עצמו - תורת הפוטנציאל (potential theory). נושא זה העסיקו לראשונה במאמרו מ-1813 על כוח המשיכה שיוצרים אליפסואידים הומוגניים, שהיווה מרכיב חשוב בהתגבשות הרעיונות שלו על תורת הפוטנציאל. גאוס סיפק לראשונה פתרון מתמטי סגור למשיכה הכבידתית שיוצר האליפסואיד במרחב שמחוצה לו, ונתן צורה מתמטית חדשה למשיכה בחלקו הפנימי. במאמרו הראה גאוס שחישוב משיכת האליפסואיד בנקודה חיצונית נתונה שקול לפתרון שתי בעיות, שהראשונה שבהן היא מציאת אליפסואיד החולק מוקדים משותפים עם האליפסואיד המקורי (Confocal ellipsoid) ועובר דרך הנקודה הנתונה (זוהי דוגמה מוקדמת לבניה של קואורדינטות אליפסואידיות), ואילו השנייה היא קביעת המשיכה של האליפסואיד החדש בפני השטח שלו. בדרך זו מצא ביטוי לשדה הכבידתי שיוצר אליפסואיד תלת-צירי כללי, אשר מערב אינטגרלים אליפטיים, כאשר בסיום המאמר הוא מדגיש שבמקרה הספרואידי (אליפסואיד דו-צירי) האינטגרל המתקבל פתיר בעזרת פונקציות אלמנטריות ומביא נוסחאות מדויקות למקרה זה. החידוש המרכזי של המאמר היה במתן ביטוי אנליטי סגור למשיכה מחוץ לאליפסואיד; לפניו סיפקו בכירי המתמטיקאים הצרפתים (כדוגמת לגראנז', לפלס, אדריאן-מארי לז'נדר ואחרים) פיתוחים של פונקציית המשיכה לטור של הרמוניות ספריות, פיתוחים אשר חסרונם העיקרי נעוץ בהתכנסותם האיטית.
כמה עשורים מאוחר יותר, במאמרו "טענות כלליות בנוגע לכוחות משיכה ודחייה המשתנים בהתאם להיפוך ריבוע המרחק" משנת 1840, אשר סיים את פעילותו המחקרית בפיזיקה תאורטית, הוא סיפק את הטיפול השיטתי הראשון בתורת הפוטנציאל - תחום במתמטיקה העוסק בחקר פונקציות שמקיימות את משוואת לפלס (ונקראות פונקציות הרמוניות), אשר צמח מתוך בעיות פיזיקליות באלקטרוסטטיקה ותורת הכבידה והוכיח חשיבות עצומה בעבודותיו בפיזיקה של גאוס. במאמר גאוס טבע את המונח "פוטנציאל", והראה שעל אף המקור הפיזיקלי השונה של תופעות שונות, התיאור המתמטי שלהם נשען על גוף זהה של משפטים מתמטיים. הוא סיפק בסיס ריגורוזי חדש לתורת הפוטנציאל, ופיתח את התחום משמעותית מעבר להתקדמויות שנעשו על ידי דמויות מפתח קודמות. במאמר גאוס סיפק הוכחה ריגורוזית ראשונה למשוואת פואסון המתארת את הפוטנציאל החשמלי גם במרחב שאינו ריק ממטענים (בניגוד למשוואת לפלס). הוא הציג כלים כלליים חדשים באנליזה וקטורית כמו משפט הדיברגנץ של גאוס ומשפט גרין, יחד עם משפטים מקוריים חשובים לאפיון פונקציות הרמוניות כגון משפט הערך הממוצע של גאוס, משפט ההדדיות של גרין (Green's reciprocity theorem) ועקרון המקסימום. משפט חשוב מאוד אחד במאמר היה שגוי, אולם הכיל את ניצני הרעיונות של שיטת ה-sweeping (נקראת גם Bayalage method) המרכזית לתורת הפוטנציאל המודרנית. אחד העקרונות החשובים שגאוס זיהה במאמר הוא עקרון דיריכלה, עקרון היוריסטי חשוב שגאוס לא נתן לו הוכחה (הצדקה לעקרון ניתנה רק במאה ה-20, על ידי דויד הילברט), אבל שהפך לעקרון מנחה בעבודות רבות מאוחרות יותר בתורת הפוטנציאל.
מכניקה
שמאל|ממוזער|150px|מגדל בעיר המבורג בו בנזנברג ערך ניסויים בהפלת כדורים מראשו. תוצאות הניסויים תאמו באופן מדויק את התחזיות של גאוס ולפלס.
גאוס תרם גם תרומות אחדות לבעיות ממכניקה קלאסית. ב-1803, גאוס התחרה עם לפלס בנוגע לפתרון הבעיה של חישוב הסטייה האופקית של גוף המופל ממגדל בגובה h. שניהם עסקו בבעיה בהקשר של מתן הוכחה אמפירית לסיבוב כדור הארץ. גאוס ולפלס הגיעו לאותה נוסחה להסטה האופקית, במה שהפך לאנליזה התלת-ממדית הראשונה של תנועה ממערכת ייחוס מסתובבת, שנעשתה כ-30 שנה לפני עבודתו של גספאר גוסטב קוריוליס על כוחות מדומים במערכת מסתובבת (ביניהם כוח קוריוליס). גאוס פרסם את ממצאיו במאמרו "משוואות יסודיות לתיאור התנועה של גופים כבדים על כדור הארץ המסתובב", כשאחת המסקנות הנגזרות מן המשוואות הייתה הנוסחה להיסט האופקי d:
כאשר היא המהירות הזוויתית של סיבוב כדור הארץ ו- הוא קו הרוחב. הנוסחה אפשרה לשניהם לחזות סטייה אופקית של 8.8mm עבור הפלה ממגדל בגובה של 90 מטר בקו הרוחב בו נעשה הניסוי, כאשר הערך שנמדד בפועל על ידי הנסיין יוהאן פרידריך בנזנברג (שערך ניסויים בהפלת כדורים) היה 8.5mm. ב-1837 יישם פואסון את המשוואות היסודיות של גאוס כדי להסביר את הסטייה הבליסטית של פגזים, ומאוחר יותר הן שימשו לניתוח תנועת המשקולות של מטוטלות פוקו.
זמן קצר לאחר שלאון פוקו הדגים את סיבוב כדור הארץ באמצעות ניסוי המטוטלת המפורסם שלו ב-1851, גרלינג פנה אל גאוס בבקשה להסברים נוספים. פנייה זו המריצה את גאוס לתכנן התקן חדש להדגמת סיבוב כדור הארץ עם מטוטלת קצרה בהרבה מאשר זו ששימשה את פוקו בניסוי המקורי שלו. במשך שנתיים עמל גאוס על תכנון ההתקן, עד שדיווח לבסוף במכתב לאלכסנדר פון הומבולדט מ-1853 כי בניית ההתקן הושלמה. הוא מתואר בהתכתבויות של גאוס וגרלינג, וובר ערך מספר ניסויים עמו ב-1853; לפי הפרטים המופיעים שם עולה כי אורך המטוטלת של ההתקן היה כ-1.5 מטר, הפחתה משמעותית בהשוואה למטוטלות פוקו קודמות, שאורכן נע בין 30 ל-60 מטרים. הממציא האיטלקי איגנציו פורו (חי בשנים 1801–1875) הציע הצעות דומות בנוגע להקטנת הגודל של המטוטלת, וב-1878 האיקה קמרלינג אונס בנה מטוטלת פוקו תוך שהוא מתבסס על ההצעות של גאוס ופורו ועל רעיונותיו המקוריים שלו עצמו, והשיג תוצאות טובות מאוד איתה.
גאוס עשה תרומה תאורטית למכניקה קלאסית דרך עקרון האילוץ המינימלי שלו, שאפשר לתת ניסוח וריאציוני נוסף של המכניקה הקלאסית, ניסוח המאחד סטטיקה ודינמיקה. העיקרון מקביל לניסוחים קודמים של מכניקה אנליטית ומספק נקודת מבט נוספת עליהם, וכן דומה ברוחו לעקרון הפעולה המינימלית של המילטון, שהופיע מאוחר יותר. בערוב ימיו שקד גאוס על הכללת העיקרון שלו ממאמרו מ-1829 מאילוצים הולונומים לאילוצים לא-הולונומים, ובהרצאותיו בשנים 1850/51 חקר בעיה מתחום הגאומטריה החישובית שעסקה במציאת המרחק הקצר ביותר בין תחום במרחב אוקלידי n-ממדי המוגדר על ידי משוואות ואי-שוויונות ליניאריים לנקודה מסוימת במרחב, ותיאר תהליך אלגוריתמי לפתרונה. ב-1853 אחד מתלמידיו של גאוס, אוגוסט ריטר, כתב את עבודת הדוקטורט שלו "על העיקרון של אילוץ מינימלי" בהנחייתו של גאוס, אשר עסקה בפירוט ביישום והכללת העיקרון שתואר קודם על ידי גאוס לאילוצים לא-הולונומים, ובאופן כללי יותר בגאומטריזציה של המכניקה. בעבודה זאת ניכר החותם שהטביעו בריטר הרצאותיו של גאוס בשנים אלו, שעסקו בהרחבה במושג החדשני דאז של מרחבים אוקלידיים רב-ממדיים; בימיו האחרונים גאוס הרהר רבות ב"דוקטרינה של יריעות רב-ממדיות", הן מהקשרים גאומטריים והן מהקשרים נוספים.
כמה מדענים מאוחרים יותר התייחסו לעקרון של גאוס בהרחבה ויישמו אותו לפתרון בעיות מכניות מסוימות; כך למשל, היינריך הרץ מצא ב-1894 ניסוח שקול שלו ("עקרון העקמומיות המינימלית של הרץ"), אשר ביטא ביתר בהירות את הקשר בין עקרונות אקסטרמליים לגאומטריה דיפרנציאלית. העיקרון גם מעורר עניין עכשווי מסוים כי אחד היישומים הטבעיים שלו הוא בחישוב יעיל של התנועה המורכבת של מערכות מכניות הנתונות לאילוצי תנועה רבים (למשל, זרועות רובוטיות מרובות מפרקים); כיוון שהעיקרון מצביע כי בעיות של דינמיקה מאולצת ניתנות לפתרון בעזרת שיטת הריבועים הפחותים (בדומה לפתרון בעיות סטטיסטיות), הוא מאפשר לרתום את הכלים החזקים של הרגרסיה והאלגברה הליניארית כדי לתאר את הדינמיקה שלהן.
קפילריות
בחיבורו החשוב על קפילריות מ-1831 "עקרונות כלליים של תאוריית הצורה של נוזלים בשיווי משקל", גאוס עסק בבעיית שיווי המשקל של נוזלים מנקודת מבט שונה משל קודמיו תומאס יאנג ופייר-סימון לפלס. חיבור זה בא בהמשך ישיר לחיבורו המהולל של לפלס על קפילריות (מ-1806), אשר תיאר ביסודיות מופתיות ובדייקנות מתמטית שפע של תופעות ותצורות נימיות בקונפיגורציות פיזיות שונות (צורות שונות של כלי הקיבול המכיל את הנוזל), אך חרף זאת היה חסר ריגורוזיות מתמטית. למעשה, כל התוצאות הפיזיקליות בחיבורו של גאוס הן לא חדשות אלא אודות ליאנג ולפלס, ותרומתו הייחודית היא בכך שהעניק לתחום בסיס מדעי "איתן" יותר וחופשי מהיפותזות. החיבור מפורסם בשל הביקורת שלו כלפי השיטות של יאנג ולפלס, שביססו את פיתוחיהם על היפותזות לא מבוססות על אופי כוחות המשיכה הבין-מולקולריים של הנוזל, ובפרט על גזירת משוואת יאנג-לפלס. בחיבור הוא נקט בגישה "אנרגטית", המשיג את חוזק הקוהזיה והאדהזיה במונחי אנרגיה לשטח, וגזר את משוואת יאנג לפלס ואת הנוסחה לזווית ההרטבה (הממלאת את תפקיד תנאי השפה בבעיות קפילריות) מנקודת מבט וריאציונית, באופן שפתח צוהר ליישומים תאורטיים מתקדמים יותר. בעקבות גאוס, עקרונות וריאציוניים הפכו בהדרגה לבסיס לגישה האנרגטית המודרנית לחקר הקפילריות.
מבחינה מתמטית גרידא, החיבור מהווה נקודת ציון בהתפתחות חשבון הווריאציות; היסטוריון המתמטיקה אייזיק טודהאנטר מציין בספרו על התפתחות תחום זה שחיבור זה מכיל את הדוגמה הראשונה לפתרון בעיה המערבת וריאציה של אינטגרל כפול כאשר גבולות האינטגרציה בעצמם משתנים - הבעיה בחיבור כרוכה בהבאה למינימום של הביטוי הבא לאנרגיה הכוללת:
האיבר הראשון מייצג את האנרגיה הפוטנציאלית הכובדית של הנוזל, השני את אנרגיית מתח הפנים והשלישי את האנרגיה אודות לאינטראקציית נוזל-מוצק (אדהזיה). כמסקנות מיידיות מן התאוריה שלו גאוס גוזר את הנוסחה לטיפוס נימי של נוזל במעלה צינור (חוק ג'ורין), כמו גם את המשוואה של פני השטח של נוזל בצינור בעל סימטריה גלילית. גאוס חוקר בחיבור מזווית מתמטית גם את תצורות פני הנוזל המתקבלות בכלי קיבול בעלי צורה מורכבת ולא פשוטה. בכך שהחיבור פרץ דרך בטיפול בבעיות וריאציוניות עם משתנים מרובים, הוא תרם בעקיפין גם לחקר המושג המתמטי החשוב של משטח מינימלי - שכן משוואת יאנג לפלס משקפת את העובדה שמשטח היציבות הוא משטח מינימלי בעל עקמומיות ממוצעת קבועה - ולראיה תוך זמן קצר חלה פריחה מדעית בחקר הקפילריות ונושאים קרובים מנקודת מבט וריאציונית, כפי שמעידה הרשימה הארוכה של החוקרים שתרמו לתחומים אלה. המתמטיקאי Oscar Bolza, שכתב חיבור על תרומותיו של גאוס לחשבון וריאציות, ציין שבכך שבמאמרו גאוס טיפל בבעיות וריאציוניות המערבות אינטגרלים רב-ממדיים, הוא "שבר את הצוואר הקשיח של ענף חשבון הווריאציות".
קריסטלוגרפיה
שמאל|120px|ממוזער|גאוס פירש מחדש את התוצאות של Seeber במונחים של צפיפות ממוצעת של אריזות כדורים.
אחד היישומים היותר ראויים לציון ומרחיקי לכת של עבודתו של גאוס בתורת המספרים היה השימוש בתבניות ריבועיות לפתרון בעיות קריסטלוגרפיות. ב"מחקרים אריתמטיים" גאוס נתן פיתוח כמעט שלם של התורה של תבניות ריבועיות בינאריות (binary quadratic forms) והחל גם לפתח בצורה מרחיקת לכת את התורה של תבניות ריבועיות טרנריות (ternary quadratic forms); דהיינו תבניות שהן ריבועיות בשלושה משתנים. אחת הדרכים בהן גאוס יישם את התורה של תבניות טרנריות, אשר הופיעה עוד במחקרים אריתמטיים, הייתה קביעת מספר ההצגות של מספר טבעי כסכום של שלושה ריבועים. אולם, נכון ל-1801, התורה של תבניות טרנריות הייתה רחוקה מהשלמה.
בשנים 1830–1831 השלים הפיזיקאי והמתמטיקאי הגרמני Ludwig August Seeber את התורה של תבניות טרנריות בהתאם למתווה שהציג גאוס במחקרים אריתמטיים. Seeber פרסם חיבור ארוך שמתאר את תוצאותיו על הרדוקציה של תבניות טרנריות, אולם למרות התוצאות המרשימות שבחיבור, הוא לא הוכיח את התוצאה האחרונה והמרכזית של החיבור, וזו נשארה בגדר השערה. בסיכום שכתב גאוס על חיבורו של Seeber הוא שיבח את ממצאיו, פישט רבים מטיעוניו הסבוכים, ונתן הוכחה של ההשערה המרכזית של החיבור. ההיבט המעניין של הסיכום לא היה ההוכחה בלבד אלא הפרשנות המפתיעה שנתן גאוס - גאוס ציין שההשערה של Seeber שקולה לטענה שהאריזה הצפופה ביותר של כדורים המסודרים בצורה מחזורית היא זו שיוהאנס קפלר תיאר ב-1611; כלומר שהתוצאה שלהם מוכיחה כבדרך אגב את השערת קפלר במקרה של מארז סריגי.
בהוכחה גאוס לראשונה פירש תבניות ריבועיות כסריגים (lattices) במרחב; כלומר לכל תבנית ריבועית בינארית מתאים סריג יחיד במישור, ובדומה לכך לכל תבנית ריבועית טרנרית מתאים סריג יחיד במרחב. בסיום ההוכחה הוא אף נתן המחשה גאומטרית יפה למשפט: "נפח המקבילון היסודי של סריג מרחבי אשר כל צלעותיו קצרות יותר מכל אלכסוני הפאות ואלכסוני המקבילון, הוא גדול או שווה לפעמיים נפח התיבה בעלת צלעות זהות לזו של המקבילון". החסם התחתון הזה מושג כאשר המקבילון היסודי הוא תא יחידה של סריג קובי ממורכז-פאה - ולכן זו האריזה הצפופה ביותר. בכך חישב גאוס למעשה את ערכו של קבוע הרמיט במקרה התלת-ממדי. קריטריון ההשוואה בין אורכי צלעות המקבילון לאורכי אלכסוניו (כלומר שכל הצלעות קצרות מכל האלכסונים) מתאר למעשה סריגים שמתאימים לתבניות ריבועיות שעברו רדוקציה (reduced quadratic forms), הגם שאלו למעשה היחידים שרלוונטיים לבעיית אריזת הכדורים האופטימלית, ומכאן נובע הקשר בין הפן האריתמטי של תבניות ריבועיות בשלושה משתנים לבין התאוריה של סריגים ב-.
הקישור שיצר גאוס בין תבניות ריבועיות לסריגים הכווין מאוד את המחקר המתמטי העתידי על תבניות ריבועיות ב-n משתנים. שארל הרמיט והרמן מינקובסקי, שני מתמטיקאים שתרמו רבות להכללת התאוריה של תבניות ריבועיות, נעזרו רבות באנלוגיה הזאת.
אופטיקה
שמאל|250px|ממוזער|ההליוטרופ של גאוס (משנת 1822).
ב-1817 גאוס פרסם מאמר מקורי שמתאר את עינית גאוס (Gauss eyepiece) שהמציא, שהייתה עדשה-כפולה שתוכננה כך שתפחית את האברציה הכרומטית. כמה מממצאיו במאמר זה נמנים עם תרומותיו היותר מעמיקות לאופטיקה; במאמר הוא טיפל באופן תאורטי בבעיית הכרומטיות וגזר את רדיוסי העקמומיות של העדשות ומקדמי השבירה שלהן הנדרשים כדי למזער את הכרומטיות. עבודתו זו לא הייתה חסרת השפעה, וכמה עשורים מאוחרים יותר בנה קרל אוגוסט פון שטיינהייל עינית בהתאם למתווה של גאוס. כמה שנים מאוחר יותר, במסגרת הטריאנגולציה של ממלכת הנובר, גאוס פיתח את ההליוטרופ, מכשיר אופטי העושה שימוש במראה כדי להחזיר אור שמש על פני מרחקים גדולים במטרה לסמן ולמדוד מרחקים של עמדות. בהקשר זה גאוס חקר גם את השבירה האטמוספירית של קרני אור במטרה לשפר את הדיוק של המכשיר שלו (ובעקבות כך את מדידות הגובה שנערכו בסקר הגיאודזי שהוביל).
במכתבו מ-1831 לאסטרונום היינריך וילהלם ברנדס, עסק גאוס בכמה בעיות אופטיות לא סטנדרטיות (בראי התקופה): במכתבו סיפק גאוס תוצאות הנוגעות בגודלו של עיגול הטשטוש במערכות אופטיות ובפילוג עוצמת האור הנופל בתוכו. מטרת מכתבו של גאוס הייתה להבהיר לברנדס כמה נקודות לא ברורות בנוגע לעדשה הכפולה האכרומטית שלו (שבו דן כאמור ב-1817). מכתבו זה הוא אחת מתרומותיו היחידות שאינן נוגעות במישרין לתיאוריה האופטית הקלאסית, שכן היא עסקה דווקא בהיבטים מתקדמים יותר כגון אברציות כדוריות
.
ראויה לציון גם תרומה קטנה שעשה גאוס לתחום הפוטומטריה של כוכבים ב-1829; באותה תקופה לא הייתה קיימת שיטה אמינה לקבוע באופן מדויק את הבהירות נראית של כוכבים שונים. גאוס יזם באותה שנה תחרות מטעם אוניברסיטת גטינגן שנושאה הוא בניית פוטומטר אמין, והציע סוג של פוטומטר השוואתי; המכשיר שהציע היה מסוגל "לכוונן" את עוצמת האור הנצפית מכל כוכב, עד אשר הכוכב היה שווה בבהירותו לכוכב ידוע - כאשר שוויון הבהירויות צריך היה להיקבע ויזואלית על ידי העין. לאחר מכן ניתן לקבוע את יחס הבהירויות המקורי בעזרת ידיעת התאוריה המתמטית של הגברת המערכת האופטית. תלמידו של גאוס, גרלינג, השתתף בתחרות עם פוטומטר שנבנה על פי העקרונות שתיאר גאוס, וזכה בציון לשבח.
בין התכתבויותיו של גאוס בשנים 1813–1846 מפוזרות תוצאות רבות באופטיקה שנחשבות לאלמנטריות למדי בימינו. אף על פי כן, יש לזכור שנושאים אלו עדיין לא הובנו היטב על ידי הפיזיקאים של התקופה. הן עסקו בתכונות הכלליות של מסלול קרני אור בטלסקופים, כמו הגדלה, בהירות, התאמה לעיניים קצרות-ראי ועוד. ניתן לאמר איפה שתרומתו המרכזית של גאוס לאופטיקה גאומטרית היא הפשטות והאלגנטיות שהעניק לתחום - באמצעות הבהרת מושגי יסוד אופטיים שונים, הוא נתן תמריץ חזק לפיתוח התחום, הן במישור התאורטי והן במישור המעשי. חיבורו הקלאסי מ-1840 של גאוס על אופטיקה, "חקירות דיופטריות", בא בהמשך ישיר ל"דיופטריקה" של אוילר, שהייתה העבודה המקיפה ביותר שנכתבה על אופטיקה גאומטרית על לזמנו של גאוס. חיבורו של גאוס אמנם לא מכיל תוצאות חדשות רבות בהשוואה לקודמו אוילר, אולם מצטיין בפשטות אלגוריתמית ובבהירות רבה יותר. ראשית, גאוס התחיל ממושגי יסוד שלא הוגדרו והוצגו כהלכה לפניו, כגון מרחק מוקד (focal distance), נקודות מוקד, נקודות קרדינליות, הגברה (magnification) וכו'. בכך הוא היה הראשון שהציב את עבודותיהם של קודמיו במסגרת מושגית נוחה. שנית, גאוס נתן פן מעשי לחקירות האופטיות התאורטיות שקדמו לו בכך שטיפל לראשונה בעדשות בעלות עובי שרירותי (שכן כל עדשה מציאותית היא בעלת עובי סופי), והראה כיצד לטפל במערכות המורכבות מכמה מראות ועדשות באמצעות החלפתן במערכת מצומצמת.
אישיות
גאוס היה דתי אדוק ואדם שמרן. הוא תמך במונרכיה של בית ולף, והתנגד לנפוליאון, אותו ראה כצמיחתה של מהפכה מסוכנת. כמו כן היה פרפקציוניסט נלהב ומסור לעבודתו. לפי אייזק אסימוב, גאוס הופרע פעם באמצע תהליך פתרון בעיה וסופר לו שאשתו גססה. נטען כי תשובתו של גאוס הייתה: "תגיד לה לחכות רגע עד שאסיים". אנקדוטה זו נידונה בקצרה בביוגרפיה של גאוס שנכתבה על ידי וולדו דונינגטון: "Gauss, Titan of Science", ובה נטען כי זהו סיפור מפוקפק.
המוטו האישי של גאוס היה "pauca sed matura" - "מעט, אך בשל". בהתאם לכך הוא התמיד בסירובו לפרסם עבודות אותן לא החשיב למושלמות ומעל לכל ביקורת, והעדיף ללטש עבודות גמורות שוב ושוב. מחקר של יומניו הפרטיים חושף כי למעשה הוא גילה מושגים ומשפטים מתמטיים רבים שנים ואף עשורים לפני שנתגלו באופן בלתי תלוי על ידי אחרים. היסטוריון המתמטיקה הידוע אריק טמפל בל העריך שאם גאוס היה מפרסם את כל תגליותיו בזמנו, המתמטיקה הייתה מתקדמת בלמעלה מ-50 שנה.
גאוס היה ידוע ביכולתו המדהימה לחישוב בעל פה. כאשר נשאל איך הצליח לחזות את מסלולו של קרס בכזו דייקנות הוא ענה: "השתמשתי בלוגריתמים". השואל רצה לדעת איך הוא מסוגל לשלוף במהירות כל כך הרבה מספרים גדולים מהסתכלות בטבלאות, גאוס ענה: "להסתכל בהם? אני פשוט מחשב אותם בראש".
יחסיו של גאוס עם מתמטיקאים אחרים היו נתונים לביקורת: לעיתים נדירות, אם בכלל, שיתף פעולה עם מתמטיקאים אחרים ונחשב למרוחק ומסוגר על ידי רבים. נאמר עליו שהוא נכח אך ורק בכינוס מדעי אחד, שהתקיים בברלין ב-1828. גאוס סירב בדרך כלל להציג את האינטואיציה שמאחורי ההוכחות שלו, שהיו לעיתים קרובות אלגנטיות מאוד. גישה זו מוסברת במלואה אך בקצרה על ידי גאוס עצמו ביצירתו "Disquisitiones Arithmeticae", בה הוא מכריז כי על הדרך לפתרון הבעיה להיות תמציתית. כמו כן נטען כי גאוס לא תמך במתמטיקאים הצעירים שהמשיכו בעקבותיו. אף על פי שלימד מספר תלמידים, היה ידוע בשנאתו להוראה. למרות זאת, כמה מתלמידיו נעשו למתמטיקאים רבי השפעה, ביניהם ריכרד דדקינד, ברנהרד רימן ופרידריך בסל. גאוס אף ניהל חליפת מכתבים ארוכת שנים עם סופי ז'רמן והמליץ עליה לשם קבלת תואר כבוד מאוניברסיטת גטינגן.
כתחביבים עסק גאוס ותרם לקריסטלוגרפיה, ביוסטטיסטיקה, מדע אקטוארי וכן התעניין במינרלוגיה ובוטניקה. הוא שימר את חיבתו הרבה ללמידת שפות חדשות גם בשנותיו המאוחרות יותר, ובגיל 62 פצח בלימוד עצמי שיטתי של השפה הרוסית, קרוב לוודאי שבמטרה להיות מסוגל לקרוא את עבודותיו של לובצ'בסקי על גאומטריה לא אוקלידית בשפת המקור שלהן. הוא נודע בשל נטייתו לתיעוד ואספנות של עובדות מספריות אמפיריות בעלות חשיבות משתנה; לאחר מותו נמצאו בביתו מחברות עם רישומים שונים ומשונים כגון ההכנסות הכספיות החודשיות של חברת הרכבות בהנובר או מספר הסערות החשמליות שהתחוללו באזור מגוריו בכל שנה. בבעלותו הייתה ספרייה אישית ענפה שהכילה יותר מ-6000 כרכים בנושאים מגוונים; הוא היה סקרן לקרוא בספרות העולם, ויצירות הספרות האהובות עליו היו אלו של הסופר הבריטי סר וולטר סקוט.
תחום עניין מעט יוצא דופן מבחינת פועלו של גאוס, הוא חקר האפשרות של קיום צורות חיים נבונות מחוץ לכדור הארץ. הוא היה הראשון שהעלה רעיון להעביר מסר אופטי ליצורים חוצניים (על תקשורת רדיו לא דובר אז, שכן היה זה הרבה לפני גילוי גלי הרדיו): לנטוע במדבר סהרה שטח מוריק בן מאות קמ"ר בצורה של תרשים משפט פיתגורס, ואם יבחינו בו יצורים חוצניים, יבינו כי לא נוצר במקרה אלא על ידי יצורים תבוניים אחרים וייצרו קשר עם בני האדם באופן כלשהו.
הנצחת שמו
עשרות מושגים במתמטיקה
ראו :קטגוריה: קרל פרידריך גאוס
מערכת היחידות cgs המכונה לעיתים "המערכת הגאוסיאנית"
גאוס (יחידת מידה)
תמונתו ועקומת ההתפלגות הנורמלית הופיעו על שטר גרמני בן עשרה מארק
פרס קרל פרידריך גאוס למתמטיקה
מכתש גאוס – מכתש על הירח
אסטרואיד 1001 Gaussia
הספינה ששימשה ב-1901 את המשלחת הגרמנית הראשונה לאנטארקטיקה נקראה גאוס
הר גאוס המכונה גם "גאוסברג", הר געש כבוי בארץ קייזר וילהלם השני שבאנטארקטיקה
הר גאוס (ארץ ויקטוריה) - הר ברכס קירקווד בארץ ויקטוריה שבאנטארקטיקה
מגדל גאוס, מגדל תצפית בגרמניה
"אגודת גאוס" (Gauss society) נוסדה ב-1964 כדי לקדם שיתוף פעולה מחקרי על חייו ועבודתו כמו גם על אישים עימם התכתב בדרך קבע. האגודה עורכת מאז הקמתה את השנתון "Communications of the Gauss Society", ובו מתפרסמים מאמרים המתמקדים בהיבטים ידועים פחות של עבודתו.
מחקריו של גאוס ופגישתו עם אלכסנדר פון הומבולדט תוארו, בין השאר, בספרו של הסופר הגרמני דניאל קלמן "מודדים את העולם", שיצא בעברית בשנת 2009.
ב-30 באפריל 2018, לכבוד יום הולדתו ה-241 של גאוס, דמותו וסיפור חייו קיבלו במה במסגרת ה"דודל" של גוגל, במדינות רבות, כולל ישראל.
פרסומים נבחרים
מתמטיקה ואסטרונומיה
1799: (עבודת דוקטורט על המשפט היסודי של האלגברה, אוניברסיטת הלמשטדט) Original book
1816: Original
1816: Original
1850: Original (הרצאה מ-1849)
(German)
1800: Original
1801:
(translated from the second German edition, Göttingen 1860)
1802: Original
1804: Original (on the Zodiacus)
1808: Original (מציג לראשונה את הלמה של גאוס, ונעזר בה במסגרת ההוכחה השלישית לחוק ההדדיות הריבועית)
1808:
1809: Original book
1811: Original (from 1810) (על מסלולו של פאלאס)
1811: Original (from 1808) (קביעת הסימן של סכום גאוס ריבועי, ומתן הוכחה רביעית לחוק ההדדיות הריבועית)
1813: Original (על הפונקציה ההיפרגאומטרית, מכיל את השבר המשולב של גאוס)
1816: Original (from 1814)
1818: Original (from 1817) (הוכחה חמישית ושישית לחוק ההדדיות הריבועית)
1818: Original (מאמר על שיטת הטבעת האליפטית באסטרונומיה תאורטית. מכיל את ההתייחסות היחידה של גאוס לעבודתו - הלא מפורסמת ברובה - על האלגוריתם של הממוצע האריתמטי-גאומטרי)
1823: Original (from 1821)
1823: Original
1825: (מאמרו זוכה פרס האקדמיה הדנית מ-1822, על מיפויים קונפורמיים)
1828: Original book
1828: (from 1826)
(שלושה חיבורים המבססים את שיטת הריבועים הפחותים)
1828: Original (from 1827)
1828: Original (from 1825)
1832: Original (from 1831) (מציג את חוג השלמים של גאוס, מנסח (ללא הוכחה) את חוק ההדדיות הדו-ריבועית, ומוכיח את החוק המשלים עבור i+1'')
1845: Original (from 1843)
1847: Original (from 1846)
1903: Wissenschaftliches Tagebuch () Original book (from 1847, on the Zodiacus)
פיזיקה
1804: Fundamentalgleichungen für die Bewegung schwerer Körper auf der Erde ( in original book: Original)(נספח שהוסיף גאוס לספרו זה של בנזנברג, שבו עסק גאוס בבעיית הנפילה החופשית של גופים על כדור הארץ המסתובב)
1813: Original (מכיל פתרון חדש לבעיית קביעת המשיכה הכבידתית של אליפסואיד הומוגני; מכיל בין היתר את משפט גאוס באנליזה וקטורית)
1817:
1829:
1830: Original (from 1829)
1841: Original (from 1832)
The Intensity of the Earth's Magnetic Force Reduced to Absolute Measurement. Translated by Susan P. Johnson.
1836: Erdmagnetismus und Magnetometer (Original book: )
1840: Allgemeine Lehrsätze in Beziehung auf die im verkehrten Verhältnis des Quadrats der Entfernung wirkenden Anziehungs- und Abstoßungskräfte (Original book:
1843: Original (from 1840)
מקורות
First edition:
ראו גם
רשימת כתבי גאוס
ציר זמן של המהפכה התעשייתית השנייה
לקריאה נוספת
Gauss, Carl Friedrich (1965). Disquisitiones Arithmeticae, tr. Arthur A. Clarke, Yale University Press. .
Dunnington, G. Waldo. (June 2003). Carl Friedrich Gauss: Titan of Science. The Mathematical Association of America. .
Hall, T. (1970). Carl Friedrich Gauss: A Biography. Cambridge, MA: MIT Press. .
Asimov, I. (1972). Biographical Encyclopedia of Science and Technology; the Lives and Achievements of 1195 Great Scientists from Ancient Times to the Present, Chronologically Arranged.. New York: Doubleday.
Simmons, J. (1996). The Giant Book of Scientists: The 100 Greatest Minds of All Time. Sydney: The Book Company.
קישורים חיצוניים
לירן זיידמן, נסיך המתמטיקאים, הידען, 8 באוגוסט 2009
The Sesquicentennial of the Birth of Gauss (ארכיון האינטרנט)
מתמטיקאי המילניום, מאת Juergen Schmidhuber
הערות שוליים
*
קטגוריה:אישים שעל שמם יחידות מידה
קטגוריה:אסטרונומים גרמנים
קטגוריה:אסטרונומים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:בוגרי אוניברסיטת גטינגן
קטגוריה:זוכי מדליית קופלי
קטגוריה:זוכי פרס לאלנד
קטגוריה:חברי האקדמיה המלכותית השוודית למדעים
קטגוריה:חוקרי תורת המספרים
קטגוריה:ילדי פלא במתמטיקה
קטגוריה:מתמטיקאים גרמנים במאה ה-18
קטגוריה:מתמטיקאים גרמנים במאה ה-19
קטגוריה:מתמטיקאים שעל שמם כוכב לכת מינורי
קטגוריה:סגל אוניברסיטת גטינגן
קטגוריה:פיזיקאים גרמנים
קטגוריה:חברי האקדמיה למדעים ולאמנויות של גטינגן
קטגוריה:גרמנים שנולדו ב-1777
קטגוריה:גרמנים שנפטרו ב-1855
| 2024-10-04T15:47:21
|
Subsets and Splits
No community queries yet
The top public SQL queries from the community will appear here once available.