לנפץ אקסיומות

מבנה הגביש – בין קהילת הקריסטלוגרפים לפרופ' שכטמן
תמונה של קימל
פרופסור גיורא קימל

במאמר קודם הצגתי גישה חדשה לתורת היחסות. כאשר מסירים את האקסיומה שמהירות האור קבועה בכל המערכות האינרטיות, מתקבלת תורת יחסות חדשה שייתכן שהיא נכונה, אך טרם זכתה להכרה על ידי רוב הפיזיקאים. במאמר זה אביא מקרה אחר של הסרת אקסיומה שהניבה פרס נובל לכימיה לפרופסור דן שכטמן לאחר 30 שנות מאבק בשמרנים.

עד תחילת המאה ה-20 הגביש הוגדר כחומר מוצק המפזר אור בכיוונים דיסקרטיים. הגבישים היו בעצם פאונים שפאותיהן שימשו כמראות שמכוונות בכיוונים דיסקרטיים. דוגמאות לגבישים: יהלום, ספיר, מלח, סוכר. זכוכיות ומתכות נחשבו לחומרים לא גבישיים.

המדענים שעסקו בגבישים סיווגו את הגבישים לפי הסימטריה כלפי צירים או מישורים מסוימים. הסתבר שקיים מספר מוגבל של סימטריות סיבוביות שיוצרות 2, 3, 4 או 6 צדדים זהים בלבד. מכאן הם הסיקו שהגבישים בנויים מיחידה בסיסית אחת שחוזרת על עצמה כמו קיר שמורכב מבלוקים שכולם זהים. ליחידה הבסיסית קראו תא-יחידה. לאחר גילוי קרינת הרנטגן הצליחו מדענים רבים לקבל התאבכויות ממגוון חומרים ועקב אורך הגל הקצר והחדירה לתוך החומר קיבלו את סידור האטומים או היונים בגבישים השונים. והפלא ופלא, לא רק שרעיון המחזוריות אושר, אלא שנמצאו תאי היחידה לכל הגבישים ויתר על כן נמצא שגם למתכות ולחומרים אורגניים יש מבנה מחזורי וניתן אף לגבש חומרים ביולוגיים ואפילו DNA ו-RNA. ואז שינו המדענים את הגדרת הגביש. חומר גבישי זה חומר מחזורי שבנוי מתא-יחידה אחד שמרצף את כל הגביש.

בתחילת שנות ה-80 גילה פרופסור דן שכטמן חומרים שלפי התאבכות האלקטרונים קיימת בהם סימטריה של 5 צדדים זהים. בהתאבכות בקרני X נכשלו למצוא תא יחידה אחד שמרצף את החומר. כלומר, לא נמצא שהחומר הוא מחזורי ב-3 ממדים. בסופו של דבר התברר שההתאבכות הזאת נוצרת ממבנה שמורכב משני תאי יחידה שמאפשרים לקבל מבנה רצוף והומוגני אך לא מחזורי. בהמשך נתגלו עוד חומרים רבים כאלה.

קהילת הקריסטלוגרפים הוכתה בהלם ורבים התנגדו לממצאים. במקביל נוסד ענף חדש – קריסטלוגרפיה של חומרים לא מחזוריים, ונזנחה ההגדרה שגביש בנוי כמבנה מחזורי המבוסס על תא יחידה אחד. ההגדרה היום היא שגביש זה חומר שמפזר קרינה (רנטגן, אלקטרונים, נויטרונים וכו') בכיוונים דיסקרטיים. בעצם חזרו להגדרה הראשונה של לפני המאה ה-20, אך את פיזור האור החליפו בפיזור קרינה. לאחר 30 שנה הוענק פרס נובל לכימיה לדן שכטמן שניפץ את האקסיומה שהגבישים חייבים להיות בנויים כמבנה מחזורי הבנוי על תא-יחידה אחד.

Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Email

6 תגובות

    1. במקרה זה לא מדובר על שגיאה אלא על טיפול בעידכון פער ידע. מדע הקריסטלוגרפיה נחשב לאחד המדעים בהן התיאוריה מתאימה בדיוק לממצאים. הנחת המחזוריות התאימה לכל הגבישים עד שנמצאו הגבישים הלא מחזוריים. המודלים לגבישים המחזוריים אינם שגויים. בתחילה לא הגדירו את המבנים הלא מחזוריים כגבישים אלא כ "כמעט גבישים" , באנגלית: quasi cryatals . בהמשך הוחלט לשנות את הגדרת הגבישים כך שיכללו גם גבישים לא מחזוריים. אין פה תיקון שגיאה אלא החלטה מינהלית לצרף את החומרים החדשים למשפחת הגבישים. למה הדבר דומה? להחלטה לגרוע את פלוטו מקבוצת כוכבי הלכת ולהגדירו ככוכב לכת ננסי. ההגדרה הקודמת לא היתה שגוייה אך היתה בעייה מדוע להפלות לטובה את פלוטו כאשר יש עוד עצמים כמוהו שחגים סביב השמש ואינם זוכים לתואר המכובד של כוכב לכת.

      1. מעניין, זה מזכיר את הביקורת על האופן בו ראש אמן הגיע למסקנה שמצרים לא תתקוף את ישראל בכיפור 73 (סבירות נמוכה), כול ההנחות שהציב לפניו כמו אין לו מספיק מטוסים לכך, הצבא שלו אינו יכול לכבוש את כול סיני ועוד- כולם היו נכונים, וסביר שגם גולדה וגם דדו יכלו לקבל את אותה המסקנה ההגיונית שלו. אלא שהוא התעלם מ 10% שכן תתכן מלחמה כפי התוחלת שלה.
        האם אנלוגיה כזו סבירה גם במדעי החיים שלנו?

  1. לפתור בעיות מדעיות הרבה יותר אפשרי מאדר בעיות פוליטיות במדינת ישראל

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

פרסום תגובה מהווה הסכמה לתנאי השימוש באתר.
התגובות יפורסמו לפי שיקול דעת העורך.

עשוי לעניין אותך

דילוג לתוכן