מהרגע שהבינו בני האדם שישנם כוכבי לכת נוספים במערכת השמש, היו מי שהעזו לחלום על 'הארצה': הפיכת כוכב לכת (או ירח) לכזה שניתן לחיות עליו ללא אמצעי מיגון מיוחדים. כפי שגילו חלליות המחקר לנוגה ולמאדים, המשאבים הדרושים כדי להפוך אפילו את שני כוכבי הלכת הקטנים האלה לנוחים לחיים הם אדירים, כמעט בלתי נתפסים. ובכל זאת, גם כיום, יש מי שמעזים לחלום- ואולי חלומם אינו כה מופרך…

• 01:45 על ילדותו ומחקרו הראשון של קרל סייגן
• 07:00 על חלליות המחקר הראשונות לנוגה
• 10:00 מהי הארצה, ומדוע חוששים המדענים מהעתיד?
• 16:35 האם ניתן להאריץ את נוגה?
• 19:45 תחנת המחקר FMARS, ההתיישבות האנושית הראשונה על מאדים (טוב, 'כמעט' מאדים).
• 28:45 הרעיונות (הסבירים מאד!) להארצת מאדים
• 34:00 אנו חולמים לשנות כוכבי לכת אחרים- אך כיצד תשנה ההתיישבות על מאדים אותנו, את בני האדם?

תודה לדינה בר-מנחם על העריכה הלשונית. 'עושים היסטוריה' ומאזיניה משתתפים בצערה של דינה על פטירתו בטרם עת של בעלה, ג'יימס. יהי זכרו ברוך.

בפינת האורח בסוף הפרק מתארח יאיר סוארי, מרצה לאוקאנוגרפיה במכללת רופין. יאיר יספר לנו כיצד ייתכן שספינות מפרש מסוגלות להפליג מהר יותר מהרוח…בפרק שמעתם גם את השיר 'זה בסדר', של שירי גולן. שירים נוספים של שירי (המוכשרת בטירוף) תמצאו כאן.

בפתרון לחידת הפרק הקודם סיפרתי על ה-Crepuscular Rays, או 'God Rays' בשמם המוכר יותר. הנה קישור לוויקיפדיה על התופעה המעניינת,

---

בהצלחה, ותזהרו מהדובים- על קרל סייגן, והארצת מאדים ונוגה

כתב: רן לוי

פעם, לפני המון שנים, לפני האינטרנט, לפני הערוץ השני, אולי אפילו לפני הדינוזאורים…היה הערוץ הראשון. ובימים ההם, למדע היו פנים והיה גם לו קול. הפנים והקול היו שייכים לקרל סייגן שסדרת הטלוויזיה שלו, 'קוסמוס', שודרה בערוץ הראשון. כילד קטן, ישבתי מהופנט מול המסך כשסייגן לקח אותי למסעות במרחבי היקום ובתוך הגוף האנושי. אני עדיין זוכר את הפרק שעסק במוח האדם: סייגן עמד בתוך מסדרון ארוך שקירותיו מכוסים במגירות, והסביר שכל מגירה היא תא שמכיל זכרונות מהעבר. סייגן דיבר, וכל מה שאני יכולתי לחשוב עליו היה- 'תפתח אחת! בוא נראה מה יש בפנים!' לא הבנתי למה הוא פותח את המגירות. את הקונספט של 'תפאורה' עוד לא הכרתי, בזמנו.

קרל סייגן ונוגה

קרל אדוארד סייגן נולד בארצות הברית בשנת 1934, למשפחה יהודית רפורמית. הוא התאהב בכל מה שקשור לחלל ולכוכבים עוד כשהיה בבית הספר היסודי, והסקרנות שלו לגבי היקום שסביבנו לא ידעה שובע. כשהתבגר למד פיסיקה ואסטרונומיה, והשלים את הדוקטורט שלו ב-1960.
באותם הימים, שנות החמישים והשישים, כוכב הלכת נוגה עמד במוקד התעניינותם של האסטרונומים. נוגה היה תעלומה מסקרנת. פניו היו מכוסות בשכבה תמידית של עננים אשר הסתירו את פני השטח, ואיש לא ידע לומר מה נמצא מתחתם. כבר במאה התשע עשרה היו אסטרונומים ששיערו שענניו העבים של נוגה מורידים גשם תמידי, ושאולי התפתחו עליו חיים. סופרי המדע הבדיוני דימיינו ג'ונגל טרופי חובק-עולם וביצות שוקקות חיים חייזריים…סייגן היה משוכנע, עוד כשהיה ילד, שישנם חיים אחרים ביקום. אין זה מפתיע, עם כן, שהמחקר המדעי החשוב הראשון שלו עסק בכוכב לכת זה.
אך כשבחן סייגן את תוצאות מדידות גלי רדיו שנתקבלו מנוגה, הוא החל לחשוד שהתנאים על פני השטח שונים מאד מכפי שחשבו כולם. מדידות אסטרונומיות נוספות, הפעם של שיעור הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה של נוגה, חיזקה אצלו תחושה זו.

סביר להניח שרובכם שמעתם על המונח 'אפקט החממה' בהקשר לסכנת ההתחממות הגלובלית של כדור הארץ. גם אם לא שמעתם עליו, ודאי חוויתם אותו על בשרכם בכל פעם שהשארתם את המכונית בשמש למספר שעות: הטמפרטורה במכונית הסגורה עשויה להגיע לשישים ואף לשבעים מעלות צלזיוס, בעוד שהטמפרטורה מחוץ לרכב – אפילו ביום קיץ לוהט – נמוכה בהרבה. מדוע?
השמש פולטת קרינה מסוגים שונים, וביניהם גם האור שאנחנו יכולים לראות. האור הנראה עובר דרך הזכוכית השקופה של המכונית ללא קושי, ומחמם את את לוח המכוונים והריפודים שבפנים. חימום זה גורם למשטחים לפלוט בעצמם קרינה, אבל בתחום תדרים נמוך יותר מזה של האור הנראה: קרינה תת-אדומה, או בשמה הלועזי 'אינפרה אדומה'. הזכוכית שקופה לאור נראה אבל אטומה לקרינה התת-אדומה, ולכן היא 'כולאת' את הקרינה התת-אדומה בתוך הרכב, ומאפשרת לה לחמם עוד יותר את המשטחים הפנימיים. החימום גורם לפליטה מוגברת של קרינה תת-אדומה, אשר בתורה מחממת את המשטחים עוד יותר – וכן הלאה וכן הלאה. תהליך מחזורי זה הוא 'אפקט החממה ', שם השאול מהשימוש המקובל לתופעה זו בחממות חקלאיות.
אותה התופעה מתרחשת גם באטמוספירה. גזים מסוימים, ובכללם גם הפחמן הדו-חמצני, מתפקדים כמו הזכוכית בדוגמה הקודמת: האור הנראה עובר דרכם ללא קושי ומחמם את הקרקע והיא פולטת קרינה תת-אדומה. הפחמן הדו-חמצני לוכד את הקרינה התת-אדומה ואינו מאפשר לה לברוח בחזרה אל החלל החיצון, ובכך גורם לחימום האטמוספירה – כאילו פרש מישהו שמיכה סביב כדור הארץ כולו.

קארל סייגן ידע שכאן, על כדור הארץ, אפקט החממה מסייע לשמור על טמפרטורה נוחה של עשר עד עשרים מעלות צלזיוס בממוצע. מצד שני, שיעור הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה שלנו הוא פחות מאחוז, בעוד שעל נוגה, הראו המדידות, מדובר בלמעלה מתשעים אחוזים. חישוביו של סייגן העלו כי אפקט החממה על נוגה יעלה את הטמפרטורה על פניו ליותר מ-300 מעלות צלסיוס, או במילים אחרות- פניו של נוגה אינם מכוסים בביצות, אלא במדבר לוהט ויבש.
סייגן פרסם את התיאוריה שלו ב-1961, במגזין Science: המאמר עורר עניין רב וזכה למחמאות. אך השערות וחישובים תאורטיים הם דבר אחד, ועובדות בשטח הם דבר אחר. לסייגן לא היו הוכחות של ממש להשערותיו, והוא הבין היטב שאם יסתבר שהטמפרטורה על פניו של נוגה נמוכה בהרבה מששיער – המחמאות יהפכו חיש מהר ללעג ולמבוכה.

סייגן לא נאלץ לסבול את חוסר הוודאות זמן רב. המסתורין שאפף את נוגה היה אחד הסיבות לכך שגם האמריקנים וגם הרוסים החליטו לשלוח אליו את חלליות המחקר הראשונות שלהם, בשנות השישים. כמו בכל מה שנוגע לתכנית החלל, גם כאן הייתה תחרות עזה בין שתי המעצמות.
הרוסים היו הראשונים לשגר חללית אל נוגה, בשנת 1961. החללית ונרה 1VA צוידה במגוון של מכשירי מדידה, וגם במזכרת קטנה מכדור הארץ: כדור מתכת בצורת גלובוס, ועליו סימלה של ברית המועצות. לרוע המזל, תקלה טכנית ברקטה שנשאה את ונרה 1VA הכשילה את השיגור, והחללית התרסקה בחזרה אל כדור הארץ. המהנדסים הסובייטים היו משוכנעים שונרה 1VA נפלה לתוך האוקיינוס השקט. שנתיים מאוחר יותר שחה ילד מקומי בנהר במזרח סיביר, ודרך על פיסת מתכת. הוא הרים אותה, וראה שמדובר בכדור מתכת ועליו סימונים משונים. אביו של הילד העביר את כדור המתכת אל הקג"ב, ומשם מצאה המזכרת את דרכה אל סוכנות החלל הסובייטית. רק אז גילו המהנדסים, בפעם הראשונה, שהחללית שלהם התרסקה בסיביר, ולא באוקיינוס השקט. סיפור משונה זה מעלה תהייה מעניינת: מי עמיד יותר- כדור מתכת ששרד התרסקות מגובה רב, או ילד שמוכן לשחות בנהרות הקפואים של מזרח סיביר.

גם החללית השניה ששיגרה ברית המועצות לנוגה כשלה במשימתה: היא הגיעה עד קרוב מאד לנוגה, אך לא הצליחה להחזיר נתונים ומדידות. כישלון זה איפשר לאמריקנים לקחת את ההובלה: החללית שלהם, מרינר 2, חלפה ליד נוגה ושלחה נתונים ראשונים. המדידות היו חד-משמעיות: טמפרטורת האטמוספירה של נוגה נעה בין 420 ו-500 מעלות צלזיוס, חם מספיק כדי להפוך גוש עופרת לשלולית מתכתית…ממצאים אלה איששו את השערותיו של סייגן, והניבוי המוצלח – בשילוב הכריזמה הטבעית שבה ניחן – הזניקו אותו לתודעת הציבור הרחב, והיו הצעד הראשון בדרך לקריירה מוצלחת מאוד. הוא כתב ספרי מדע פופולארי ומדע בדיוני, וסדרות הטלוויזיה שהנחה זכו לשבחים רבים. האימרה המזוהה ביותר עם סייגן היא 'מיליארדי על גבי מיליארדים', שבה השתמש כדי להמחיש כמה כוכבים יש ביקום. הוא נטה לחזור עליה מדי פעם…

קארל סייגן, כאמור, האמין בכל ליבו שישנם יצורים חיים אחרים ביקום. לא רבים יודעים, עם זאת, שסייגן גם היה המדען הראשון ששקל ברצינות את האפשרות של 'הארצה' (ב-'א') של כוכב לכת אחר.

הארצה

'הארצה' (Terraforming, באנגלית) היא שינוי כוכב לכת או ירח כלשהו, במטרה שייווצרו עליו תנאים דומים יותר לאלה שבכדור הארץ שיאפשרו ליישב עליו בני אדם ביום מן הימים. הרעיון הופיע בספרות המדע הבדיוני שנים רבות לפני סייגן, אך אף פעם לא נשקל ברצינות: אחרי הכל, אלו היו הימים שלפני לווינים וחלליות מאויישות. אך סייגן, ומדענים אחרים אחריו, ידעו שהתיישבות על כוכב לכת אחר היא מטרה שחובה עלינו לשאוף אליה.

אין זה סוד שהאוכלוסייה העולמית הולכת וגדלה משנה לשנה, וכדור הארץ נעשה צפוף יותר בבני אדם. עם זאת, מטרת ההארצה אינה להקל על הצפיפות הזו באמצעות העברת חלק ניכר מהאוכלוסייה הקיימת לכוכב לכת אחר. קל הרבה יותר, מבחינה מעשית, לפתח אזורים בלתי מיושבים על פני כדור הארץ כמו סיביר או מדבר סהרה, מאשר לשנות תכונות של כוכב אחר. המוטיבציה שביסוד רעיון ההארצה היא יצירת 'עותק גיבוי' למין האנושי. פיצוץ האוכלוסין מטיל עומס כבד על משאבי כדור הארץ, ואם לא נמצא דרך להתפשט לכוכבים אחרים ביקום, זו תהיה רק שאלה של זמן עד שנגיע לקצה גבול יכולת עולמנו לכלכל כמות גדולה כל כך של בני אדם. ואם זיהום משאבים וניצולם לא יפגעו בנו, אזי תמיד קיים הסיכוי שאסטרואיד טועה יפגע בכדור הארץ ויעשה לנו את מה שעשה קודמו לדינוזאורים. רובנו שקועים מדי בצרות היום יום מכדי להקדיש מחשבה רבה לאירועים שיתרחשו, אם בכלל, בעוד אלפי שנים אבל המדענים, ובעיקר מתחום האסטרונומיה והאסטרופיסיקה, רגילים לחשוב במונחים של מיליוני ואף מיליארדי שנים. הם מבינים שהאיום על עתיד האנושות, בטווח הרחוק, הוא מוחשי יותר מכפי שנדמה לנו.

ב-1961, באותו המאמר שבו חשף את התיאוריה שלו לגבי הטמפרטורה על פניו של נוגה, סייגן הציע לפזר חיידקים באטמוספירה של נוגה כדי שימירו את הפחמן הדו-חמצני לתרכובות אורגניות מוצקות ובכך 'יסלקו' אותו מהאטמוסיפרה. כשאחוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה יקטן, ייחלש גם אפקט החממה והטמפרטורה על פני כוכב הלכת תרד ל רמה שתאפשר קיום מים נוזליים בפרט, וחיים בכלל. סייגן ידע, כמובן, שמדובר בתהליך שיימשך אלפי ואולי מאות אלפי שנים- אבל כבר באותם הימים הוא היה מעורב באופן אינטימי בתוכנית החלל האמריקנית כיועץ מדעי, וידע שהדבר נמצא בהישג ידה של הטכנולוגיה הקיימת.
אך לפני שניתן היה לשקול ברצינות פיזור חיידקים באטמוספירה של נוגה, היה על המדענים לדעת במדויק את הרכב הגזים שבה. סייגן נאלץ להמתין שש שנים נוספות עד שזכה לתשובות גם בעניין זה.

ברית המועצות כשלה בניסיון להיות הראשונה להגיע לנוגה, אבל המרוץ טרם נסתיים. בשנת 1965 יצאה לדרכה החללית ונרה 3, שנועדה להיות החללית הראשונה שתחדור בפועל לאטמוספירה של נוגה, ולמעשה הראשונה שתגיע לאטמוספירה של כוכב לכת זר כלשהו. ונרה 3 בילתה כמעט שנתיים בחלל, הגיעה אל נוגה – החלה בצלילה אל תוך האטמוספירה… אבל אז ארעה תקלה במערכת התקשורת של החללית. החללית המשיכה לאסוף נתונים, אבל הפסיקה לשדר אותם אל כדור הארץ! אפשר לשער עד כמה היו אנשי תכנית החלל הסובייטית מתוסכלים: כל כך קרוב, ועם זאת כל כך רחוק…

כל העיניים היו נשואות כעת אל ונרה 4, שעזבה את כדור הארץ ביוני 1967. ונרה 4 הייתה גרסה משופרת של החלליות הכושלות שקדמו לה, וחלק מהמערכות הבעייתיות תוכננו מחדש. עם זאת, המהנדסים הרוסים עדיין לא ידעו למה לצפות כשתגיע החללית לנוגה: האם תמצא שם ביצות ואגמים, כפי שהיה מקובל לחשוב בעבר, או שאולי מדבר לוהט ויבש, כפי שעלה מהמדידות של מרינר 2? היה סביר יותר להניח שהטמפרטורה תהיה גבוהה, ולכן החללית צוידה במערכת קירור חדשנית. אבל רק כדי להיות בטוחים, הסובייטים פיתחו מנעול מיוחד, עשוי מסוכר: אם תנחת ונרה 4 בתוך אגם מים, המים ימיס את הסוכר, המנעול ייפתח ואנטנות התקשורת יוכלו להפרש כראוי.

ונרה 4 הגיעה אל נוגה כעבור חמישה חודשים, והחלה בכניסה אל האטמוספירה. כל המערכות עבדו כהלכה, ומכשירי המדידה שעליה החלו משדרים נתונים בחזרה אל כדור הארץ בקצב "מסחרר" של ביט אחד בכל שניה.
ההפתעות לא איחרו לבוא. הסתבר כי העננים הלבנים והכמעט פסטורליים של נוגה אינם ענני מים: למעשה, באטמוספירה של נוגה כמעט ואין בכלל אדי מים. העננים הלבנים עשויים מטיפות זעירות של חומצה גפרתית, המוכרת לחלקנו בשמה הנפוץ – 'חומצת מצברים'.
ההפתעה הגדולה השנייה הייתה צפיפות האוויר. המצנחים של ונרה 4 היו אמורים להיפתח בגובה של כעשרים ושישה קילומטרים, שם ציפו המהנדסים למצוא לחץ אטמוספרי גבוה מספיק כדי להאט את נפילת החללית. בפועל, עם זאת, הלחץ האמוספרי על נוגה היה גבוה בהרבה מכפי ששיערו: פי מאה מזה על כדור הארץ. האטמוספירה של נוגה כה צפופה, עד שבגובה פני הקרקע לחץ האוויר מקביל ללחץ ששורר בעומק של קילומטר מתחת לפני הים אצלנו.
לחץ האוויר הגבוה הביא לכך שמצנחיה של ונרה 4 נפרשו כבר בגובה של חמישים ושניים קילומטרים, במקום עשרים ושישה. החללית ריחפה באטמוספירה זמן ארוך בהרבה מהצפוי, והסוללות שלה התרוקנו זמן רב לפני שהגיעה לפני השטח. לא שזה שינה הרבה: סביר להניח שוונרה 4 נמחצה תחת הלחץ העצום קילומטרים רבים לפני שהגיעה אל הקרקע. בהמשך הצליחה ברית המועצות להנחית חלליות נוספות על פניו של נוגה, ואלה הצליחו אפילו לשלוח מספר תמונות לפני שנמעכו תחת הלחץ הכבד.

ונרה 4 הייתה הצלחה מסחררת אשר סיפקה למדענים נתונים יקרים מפז לגבי התנאים השוררים על נוגה. בה בעת, היא גם סתמה את הגולל על חלומות ההארצה של כוכב לכת זה. אף חיידק לא יוכל לשרוד יותר מכמה שניות באטמוספירה שכזו, ובלאו הכי כמעט ואין בה אדי מים שהכרחיים לקיום חיים ארציים. בנוסף, לנוגה כמעט ואין שדה מגנטי, ומכאן שפניו חשופים לקרינה קוסמית מזיקה ברמות גבוהות בהרבה מאלו שעל פני כדור הארץ.
אין משמעות הדבר שהארצת נוגה בלתי אפשרית. ארכימדס אמר פעם: 'תנו לי נקודת משען מתאימה, ואניף את העולם כולו'. באותו האופן, אם נשקיע משאבים בלתי מוגבלים ותקציבים בלתי נדלים, סביר להניח שנוכל להתגבר על כל הקשיים בדרך זו או אחרת. למשל, יש מי שהציע להפגיז את נוגה באסטרואידים ענקיים כדי להעיף חלק ניכר מהאטמוספירה לחלל, או לפרוש בינו לבין השמש אלפי קילומטרים של יריעות מחזירות אור כדי לחסום את קרינת השמש ולעצור את אפקט החממה.

ברור למדי, עם זאת, שרעיונות שכאלה אינם עומדים להתגשם בעשרות או אולי אפילו במאות השנים הקרובות: הטכנולוגיה שנדרשת כדי ליישמם אינה נראית באופק, וקשה לדמיין מצב שבו ממשלה כלשהי תסכים להפנות 'משאבים בלתי מוגבלים' לפרוייקט כה שאפתני. במילים אחרות, חלום הארצת נוגה התפוגג כמעט לחלוטין.
מעניין לציין שהנתונים שהחזירה ונרה 4 השאירו בכל זאת פתח קטן להגשמת חלום ההתיישבות על נוגה. ישנה אזור מסוים באטמוספירה, רצועה דקה בגובה של כחמישים קילומטרים מעל הקרקע, שבה לחץ האוויר הוא אטמוספירה אחת- כמו על כדור הארץ- והטמפרטורה היא רק כמה עשרות מעלות מעל האפס. בסביבה כזו, בני אדם יכולים להתקיים בעזרת הגנה מינימלית בלבד: אספקת אוויר, וחליפה נגד הגשם החומצי. זאת ועוד, האוויר שאנו נושמים הוא קל יותר מהאטמוספירה הרגילה של נוגה- כך שבלון מלא באוויר שלנו יצוף באטמוספירה של נוגה כמו בלון מלא בהליום כאן על כדור הארץ. עובדה זו עשויה לאפשר לנו, אולי, יום אחד, להקים 'מושבות מרחפות' בנוגה: מבנים גדולים ומלאים באוויר שירחפו באטמוספירה הדחוסה. אני לא חושב שהייתי רוצה לחיות במושבה כזו, באופן אישי, אבל אני בטוח שהנוף משגע.

נוגה, שכולם ראו בו כוכב לכת טרופי ושופע מים, היה המועמד הטבעי להתיישבות אנושית. מאדים, לעומתו, נחשב בדרך כלל לאפשרות המושכת פחות: תצפיות אסטרונומיות במאה ה-19 הראו שמדובר בכוכב מדברי, יבש ולא מסביר פנים במיוחד. אך בבד בבד עם התגליות שהפכו את חלום ההתיישבות על נוגה לבלתי אפשרי, נעשו תגליות חדשות שהפכו את מאדים למועמד המוביל בתחום זה.

בסיס במאדים

האי דבון (Devon Island) הוא אי רחב ידיים: על פי ויקיפדיה, דבון משתרע על חמישים וחמישה אלף קילומטרים רבועים, והוא האי העשרים ושבעה בגודלו בעולם. אוכלוסיית האי הגדול הזה מונה בדיוק… אפס בני אדם. הסיבה לכך היא העובדה שדבון שוכן בצפון הרחוק של קנדה, קצת יותר מאלף קילומטר מהקוטב הצפוני, באזור אקלימי המכונה 'מדבר הקוטב': למרות שהטמפרטורה בדבון נמצאת מתחת לאפס ברוב ימות השנה, כמעט ולא יורד בו גשם או שלג.
אך אם תגיעו לדבון בתקופת הקיץ, תוכלו לחזות במראה בלתי שגרתי. במרכז האי, לא הרחק משפת מכתש גדול ועתיק, עומד מבנה קטן, עגול ולבן – ועליו מתנוסס דגל שאינו שייך לאף מדינה: שלושה פסים אנכיים – אדום, ירוק וכחול. אם תמתינו בסבלנות, תוכלו לראות את דלת המבנה נפתחת וממנה יוצא אדם… לבוש בחליפת חלל. ברוכים הבאים ל-FMARS: ראשי תיבות של Flashline Mars Arctic Research Station, או בכינוי הלא רשמי שלה – ההתיישבות האנושית הראשונה על מאדים.

התנאים השוררים על מאדים הם במידה רבה היפוכם המוחלט של התנאים על נוגה: במקום אטמוספירה דחוסה ורותחת, האטמוספירה המאדימית דלילה וקרה.
מאדים הוא כוכב לכת קטן יחסית – מאסתו היא רק כעשירית מזו של כדור הארץ ולכן כוח המשיכה שלו הוא רק שליש מזה שקיים כאן. עובדה זו, בצירוף השדה המגנטי החלש מאוד שלו, הביאה לכך שכמעט כל האטמוספירה המקורית של מאדים התנדפה לחלל ברבות השנים: הלחץ האטמוספרי על פני השטח הוא שישה עד עשרה מיליבאר, בהשוואה ליותר מאלף מיליבאר בגובה פני הים על כדור הארץ. לחץ האוויר המינימלי ביותר הדרוש לבני אדם הוא 61.8 מיליבאר: מתחת ללחץ זה, נוזלי גוף כגון מים בריאות ורוק בפה רותחים כבר בטמפרטורת הגוף, היינו 37 מעלות צלסיוס.
בדומה לנוגה, גם האטמוספירה של מאדים מורכבת ברובה מפחמן דו-חמצני, אך הגז כה דליל עד שאפקט החממה כמעט ואינו מורגש. כתוצאה מכך, שינויי הטמפרטורה על מאדים בין אזור קו המשווה והקטבים, בין שעות היום והלילה ובין עונות השנה חריפים בהרבה מאלו שבכדור הארץ. למשל, הטמפרטורה על קו המשווה המאדימי עשויה להגיע ל-27 מעלות בצהרי היום, ואילו בקטבים היא יורדת עד ל-143 מתחת לאפס. הטמפרטורה הממוצעת על פניו של מאדים היא מינוס 55 מעלות, בהשוואה ל-14 מעלות אצלנו.

זו גם הסיבה שבגללה הוקמה תחנת המחקר FMARS בשנת 2000 על האי השומם דבון, קרוב כל כך לקוטב הצפוני. התנאים השוררים בדבון, ובמיוחד האזור המכונה 'מכתש הוטון' (Haughton Crater), הם ככל הנראה הקרובים ביותר שאליהם ניתן להגיע בכדור הארץ, לתנאים השוררים על מאדים. פרט לקור העז, הקרקע הטרשית והיבשה של דבון גם מזכירה מאוד את התמונות שצילמו הרובוטים שתרים את פני השטח של מאדים.
בכל שנה בתקופת הקיץ מגיעה קבוצת מתנדבים אל תחנת המחקר, ושוהה בה במשך חודש עד שלושה חודשים. מטרתם היא לדמות, עד כמה שרק ניתן, את החיים במושבה אנושית על המאדים: הם מקפידים על משמעת מים, עורכים ניסויים מדעיים, ועוזבים את מבנה התחנה אך ורק עטויים חליפת חלל לגופם. לוח הזמנים היומי שלהם מתואם ליממה באורך 24 שעות וארבעים דקות, בדומה לאורך היממה המאדימית. אפילו חלק מתקשורת הרדיו עם 'העולם החיצון' נעשית בעיכוב מלאכותי של עשרים דקות בין שאלה ותשובה, כדי לדמות את ההשהייה בתקשורת שבין כדור הארץ ומאדים. 'ההנחות' היחידות שמקבלים אנשי הצוות הם בעניינים הנוגעים לבטיחות: למשל, בזמן יציאה לשטח, אחד מהצוות רשאי להסתובב ללא חליפת חלל, ותפקידו לוודא שדובי קוטב אינם מתקיפים את החוקרים.

תחנת FMARS הוקמה ומתוחזקת על ידי ארגון בשם Mars Society. ב-Mars Society חברים כ-4000 מדענים, יזמים וחובבי חלל מכ-50 מדינות ברחבי העולם, אשר שמו לעצמם למטרה לקדם את רעיון הארצת מאדים וההתיישבות האנושית בו. הם מארגנים כנסים מדעיים בנושא, מגייסים תרומות וחסויות למחקרים רלוונטיים וגם משתפים פעולה עם נאס"א. הדגל האדום-ירוק-כחול שמתנוסס על גג תחנת המחקר הוא דגלה הבלתי רשמי של מדינת מאדים, לכשתוקם. הצבעים מסמלים את התקדמות תהליך ההארצה: מקרקע אדומה וחלודה לנוף ירוק ופורח.

החיים בתחנת FMARS אינם קלים. אמנם יש למתנדבים ספריית DVD עשירה ולוח דארטס, אבל האוכל מגיע בקופסאות שימורים, מקלחות מותרות רק לעיתים רחוקות ועל פרטיות אמיתית אין מה לדבר, כמובן. אלו חיים שמזכירים מאד הפלגה ארוכה בספינה קטנה, צפופה…ומוקפת דובים. ועדיין, כל מי שמשתתף בפרוייקט עושה זאת בשמחה. למעשה, לא הרחק מתחנת FMARS ישנה תחנת מחקר נוספת בשם HMP (Haughton Mars Project) ובה מתנדבים שמבצעים פעילות דומה. ישנה גם תחנת מחקר מדברית ביוטה, שבארצות הברית.

מה מביא את חברי Mars Society ואת המתנדבים שמבלים שבועות ארוכים ומפרכים בתחנות מחקר מבודדות להשקיע זמן, כסף ומאמץ כדי לקדם את הארצת מאדים? קל לפטור את השאלה הזו בכך שמדובר בחבורה של משוגעים לדבר בעלי זמן פנוי רב- אבל זו אינה יכולה להיות הסיבה היחידה, במיוחד אם ניקח בחשבון שאין ולו ארגון אחד דומה שדוחף את היזמה להארצת נוגה.

הארצת מאדים

הסיבה לכך קשורה לממצאים ולתגליות שנעשו לגבי הגאולוגיה וההיסטוריה של הכוכב האדום בארבעים השנים האחרונות. הנתונים שהחזירו החלליות וכלי הרכב הרובוטיים שביקרו במאדים מעידים על כך שהתנאים על מאדים היו פעם דומים למדי שאלו שעל כדור הארץ: הטמפרטורות היו נוחות ומים זרמו על פני השטח.
התנדפות האטמוספירה של מאדים הביאה לצניחה המשמעותית בטמפרטורת פני השטח שלו, אך באופן פרדוקסלי, דווקא הקור העז עשוי להיות המפתח ליכולתנו להפוך את מאדים, ביום מן הימים, ל'תואם כדור הארץ'.
המים הנוזליים, כמו גם חלק מהגזים שנותרו באטמוספירה, קפאו- וכיום המדענים מעריכים כי בקטבים ומתחת לפני השטח קיימים מרבצים אדירים של קרח וקרח יבש: מיליוני טונות של מים ופחמן דו-חמצני. אם נמצא דרך להפשיר אותם, פני מאדים יכוסו באגמים בעומק של עשרות מטרים, והלחץ האטמוספרי יעלה עד לכשליש מזה שעל כדור הארץ. ברור שבטווח הארוך כוח המשיכה של מאדים לא יאפשר לו להחזיק באטמוספירה חדשה זו, וגם היא תתנדף אל החלל- אבל סביר להניח שיחלפו כמה מאות אלפי שנים עד שזה יקרה.

הפרשת הקרחונים, כצעד ראשון בדרך להארצה מלאה של מאדים, לא תהיה עניין פשוט או זול – אבל בניגוד להצעות שהועלו לגבי הארצת נוגה, מדובר בפרוייקט שנמצא, באופן עקרוני, בהשג ידינו. סביר להניח שניתן לממש אותו בכלים הטכנולוגיים הקיימים, ובהשקעה כספית ניכרת אך לא בלתי מתקבלת על הדעת. מספר רעיונות להפשרת הקרחונים הועלו לאורך השנים, והמוצלח שבהם הוא ככל הנראה ייצור מלאכותי של גזי חממה על פני המאדים.
כאן, בכדור הארץ, אנחנו כבר יודעים לייצר גזי חממה כמו פחמן דו-חמצני, אמוניה ופריאון. הייצור התעשייתי של גזים אלה הוא, כנראה, אחד הסיבות להתחממות הגלובלית אצלנו: הגזים סופחים קרינה תת-אדומה הנפלטת מהקרקע, ומחממים את הסביבה. תופעה זו נחשבת לבלתי רצויה בכדור הארץ, אבל היא רצויה מאוד על מאדים. על פי חישובים שונים, אם נקים במאדים כמה מפעלים אשר יפיקו גזי חממה מלאכותיים יומם וליל, נוכל להעלות את טמפרטורת פני השטח של מאדים לרמה מספיקה כדי לאפשר המסת הקרחונים בתוך חמישים שנה בלבד. אין ספק שהקמת מפעל גדול על כוכב לכת אחר היא אתגר הנדסי עצום, אבל הוא אינו בלתי מציאותי: שילוב מוצלח של תכנון נכון, אסטרונאוטים אנושיים ורובוטים מתקדמים עשוי להספיק כדי לעשות את העבודה.
נוסף על כך, תהליך החימום הגלובלי שיתניעו גזי החממה הוא מטבעו תהליך בעל משוב חיובי, או במילים אחרות – תהליך שמחזק את עצמו. ככל שיפשירו קרחונים רבים יותר, האטמוספירה המאדימית תקבל יותר אדי מים ומולקולות פחמן דו-חמצני. השניים האלה הם בעצמם גזי חממה מעולים, ולכן יגבירו עוד יותר את תהליך ההתחממות שבתורו ימיס את הקרחונים מהר יותר, וכן הלאה וכן הלאה. ככל שיעלה לחץ האוויר והטמפרטורות על פני השטח יהפכו לנוחות יותר, יהיה קל יותר לאסטרונאוטים לעבוד בחוץ: הם כבר לא יזדקקו לחליפות חלל כבדות, אלא רק למסכות חמצן ולבגדים חמים. יעילות העבודה תגבר ותפוקת המפעלים תעלה.

השלב הבא בתכנית ההארצה יהיה, כנראה, אטי הרבה יותר. כאמור, האטמוספירה המאדימית עשירה בפחמן דו-חמצני אך דלה בחמצן החיוני לקיומם של חיים על פני כדור הארץ. מי שיוכלו לספק את החמצן הם, ככל הנראה, חיידקים המכונים 'כחוליות' (Cyanbacteria).
הכחוליות מסוגלות לפרק מולקולות מים ולשחרר אטומי החמצן לאוויר, תוך ניצול אנרגיית שמש בתהליך פוטוסינתזה. הן נפוצות מאוד על פני כדור הארץ, והן חוליה חיונית בשרשרת המזון: שלא כמו צמחים, למשל, הכחוליות מסוגלות לקלוט חנקן ישר מהאוויר, ולהשתמש בו ליצירת תרכובות אורגניות. את אטומי החנקן האלה אנו מוצאים, מאוחר יותר, בכל בעלי החיים האחרים במולקולות כמו הדנ"א, בחלבונים חיוניים וכו'.

מאדים עני מאוד בחנקן, וכנראה שנצטרך לייבא כמויות גדולות של חנקן ממקומות אחרים במערכת השמש- אם אם נצליח לעשות זאת סביר להניח שהכחוליות יוכלו להעשיר את האטמוספירה של מאדים בכמויות גדולות של חמצן. ניסויים שנערכו על פני כדור הארץ ובחלל מלמדים שיש זנים מסוימים של כחוליות שעמידים בפני קור עז ותנאי סביבה קשים אחרים שישררו על מאדים בעשורים הראשונים לתקופת ההארצה. כשיעלה שיעור החמצן באטמוספירה במידה נאותה, נוכל להביא למאדים בעלי חיים מורכבים יותר: בתחילה אצות שיגדלו באגמים ובשלוליות, ואז צמחים פשוטים ועמידים ולבסוף שיחים, עצים וחיות גדולות שיהיו החלק האחרון בפאזל המורכב של הארצת מאדים.

אך אליה וקוץ בה… תהליך חימצון האטמוספירה על ידי הכחוליות יהיה, ככל הנראה, תהליך אטי שיימשך עשרות או מאות אלפי שנים. עד שהסביבה תתאים את עצמה לבני האדם, בני האדם יהיו אלה שייאלצו להתאים את עצמם אל הסביבה. למעשה, גם אם נצליח ביום מן הימים להפוך את מאדים לתואם כדור הארץ, יש דברים שכנראה לעולם לא נוכל לשנות ונצטרך ללמוד לחיות עמם.
למשל, כוח הכבידה. כוח המשיכה של מאדים קטן בשני שליש מזה שעל כדור הארץ. כיצד תשפיע עובדה זו על בני אדם עתידיים שיוולדו, יחיו וימותו על פניו של מאדים? אפשר רק לנחש. ניסיון טיסות החלל מלמד אותנו שלהעדר כוח משיכה יש השפעות מהותיות על הגוף בטווח הארוך – החל מאיבוד מסת שריר, דרך ירידה בצפיפות העצמות ועד בעיות לב. אף אחד אינו יודע איזו השפעה תהיה לכוח משיכה חלקי: מי יודע, יכול להיות שהם יתנשאו לגובה רב יותר ויגמדו גם את שחקני הכדורסל הגבוהים ביותר על כדור הארץ. כך או כך, קרוב לוודאי שבני המאדים לא יוכלו לשהות בכדור הארץ תקופות ארוכות: גופם לא יעמוד במעמסה… מאדים יהיה ביתם האמתי, לטוב ולרע.

גם עם הקרינה האולטרא סגולה המסוכנת מהשמש נצטרך ללמוד לחיות, לפחות עד שכמויות האוזון באטמוספירה יעלו לרמה מספקת כדי לספק הגנה דומה לזו שעל כדור הארץ. קיימות שתי אסטרטגיות התמודדות אפשריות עם הקרינה, ולשתיהן תהיה השפעה ניכרת על הפיזיולוגיה או הפסיכולוגיה האנושית.
האפשרות הראשונה היא חיים בתוך מבנים סגורים ומוגנים על פני הקרקע, או בתוך מערות תת-קרקעיות. סופרי המדע הבדיוני הרבו לדמיין את המבנים הסגורים ככיפות רחבות ידיים, אך בפועל צורת הכיפה אינה הכרחית: אפשר לחיות באותה המידה במבנים שטוחים, נמוכים ורחבי ידיים בדומה למרכזי קניות ולקניונים על כדור הארץ. שוב, מבחינה הנדסית זהו אתגר שאפשר בהחלט לעמוד בו: קניון Mall Of America שבמדינת מינסוטה שבארצות הברית, למשל, משתרע על פני למעלה מ-700 אלף מטרים רבועים, ומבודד היטב מסביבתו. הוא יכול לאכלס אלפי בני אדם ללא קושי. למעשה, למרות שמינסוטה היא אחת המדינות הקרות ביותר בארצות הברית, אין צורך להפעיל חימום בחללים הציבוריים של Mall of America: חום גופם של בני האדם והחום שנפלט מהתאורה מספיק והותר לצורך זה.
בני המאדים יבלו את מרבית חייהם בתוך המבנים הגדולים האלה, וייצאו אל פני השטח לעתים נדירות ולתקופות קצרות בלבד, כדי שלא להיחשף לקרינה המסרטנת. כיצד תושפע הפסיכולוגיה שלהם מאורח חיים זה? האם יהפכו לאומה של אגרופובים, המפחדים ממרחבים פתוחים? האם יתפתחו מבנים חברתיים חדשים שיותאמו למציאות החדשה? לא נדע, עד שלא ננסה.

האפשרות השנייה להתמודדות עם הקרינה היא לשנות באופן יזום את הגוף האנושי. איננו יודעים לעשות זאת היום, אבל מדענים רבים משוכנעים שבעוד כמה עשרות שנים ספורות יהיו בידינו הכלים לשנות את גופנו באופן דרסטי אם נבחר בכך. אולי נוכל לשתול חלקיקי מתכת ננומטריים בשכבת האפידרמיס כדי שיהדפו את הקרינה המסוכנת, או אולי לשכלל את מנגנוני תיקון הדנ"א בתאים כדי לתקן בזריזות את הנזקים שתגרום הקרינה. שינויים גופניים שכאלה נראים לנו, אולי, מרחיקי לכת אבל סביר להניח שלפחות חלק מבני המאדים יקבלו אותם בשמחה, בתמורה לחיים שטופי שמש על פני השטח, ובנוסף, שינויים שכאלה עדיפים מבחינה כלכלית על הקמת מבנים גדולים ויקרים.

המשפט האחרון מוביל אותנו, באופן טבעי, למה שככל הנראה הוא המכשול הגדול ביותר בדרך להארצת מאדים: כסף. קשה לראות מדינה כלשהי מסכימה לשים את טובת האנושות כולה על פני טובת תושביה שלה, ולממן את פרויקט הארצת מאדים. זאת ועוד, על פי החוק הבינלאומי, אף מדינה אינה יכולה לטעון לריבונות על הקרקע המאדימית.
נקודה זו מעסיקה מאד את חברי ה-Mars Society, וכמה מהם העלו מספר רעיונות יצירתיים למימון הפרויקט. למשל:מכירת שטחי קרקע נרחבים לספקולנטים שיהמרו על עליית ערך הקרקע לאחר סיום תהליך ההארצה. על פי חישובים שונים, שיווק שישה אחוזים וחצי משטח מאדים בעלות של עשרה דולרים בלבד לדונם עשוי להכניס למעלה מעשרים מיליארד דולר. פרויקט ההארצה יהיה יקר בהרבה, כמובן, אבל המימון הראשוני ייתן דחיפה חשובה למאמצים הראשוניים. מימון נוסף ניתן להשיג באמצעות פרסומות, חסויות ומכירת מקומות על החללית למיליארדרים, כפי שנעשה כבר עכשיו בתחנת החלל.

לתומכים בהארצת מאדים יש הצעה נוספת, שתוזיל מאוד את עלות ההתיישבות האנושית על מאדים. התכניות הקיימות של נאס"א לשליחת אסטרונאוטים למאדים מניחות שהמסע לכוכב הלכת האדום יהיה דו-כיווני: נביא את האסטרונאוטים למאדים, ואז נחזיר אותם לכדור הארץ, כמו האסטרונאוטים ששלחנו לירח. יש מי שחושבים שהנחה בסיסית זו של מסע דו-כיווני, שגויה: הכורח לשלח את האסטרונאוטים לדרכם עם ציוד מספיק גם לחזרה ארצה הופך את עלות המסע כולו לגבוהה כל כך, עד שהיא מונעת ממנו לצאת לדרך מלכתחילה. על פי כמה הערכות, מסע חד-כיווני יעלה רק עשרה אחוזים מעלותו של מסע הלוך ושוב.
המתנגדים לרעיון טוענים, כצפוי, שסיכויי ההשרדות על המאדים הם כה נמוכים, עד שמדובר למעשה במשימת התאבדות. הטענה הזו אינה מרשימה במיוחד את באז אלדרין, אחד משני האסטרונאוטים הראשונים שהגיעו לירח ותומך נלהב של רעיון Mars to Stay, מסע חד-כיווני למאדים. בריאיון שנתן בשנת 2010 הישווה אלדרין את הנוסעים למאדים למתיישבים הראשונים ביבשת אמריקה לאחר גילוייה:

"אם אתה מתכוון לטוס למאדים, אתה צריך לקבל את ההחלטה שאתה נשאר שם לתמיד. ככל שיהיו לנו יותר אנשים שם, כך נוכל ליצור סביבה תומכת יותר. פרט למקרים נדירים ביותר, האנשים שטסים למאדים אינם אמורים לחזור ארצה. אם אתה במאדים, אתה נשאר שם."

אין כמעט ספק שמבין כל המיליארדים שחיים על כדור הארץ, יימצאו אלפי מתנדבים שיהיו מוכנים לקחת את הסיכון ולקנות 'כרטיס בכיוון אחד' אל מאדים. הניסיון מלמד אותנו שחלוצים, בכל תחום, הם אנשים מיוחדים שאינם נרתעים בקלות מסכנות ומקשיים. יכול להיות גם שהחברה האנושית שתקום על מאדים תהיה בבואה של ערכי מייסדיה, באותו האופן שבו האבות המייסדים של ארצות הברית הקימו אותה על בסיס ערכים חדשניים של חופש, שיוויון וצדק שהיו שונים מהערכים המקובלים במרבית מדינות אירופה באותה התקופה. במילים אחרות, ייתכן וההתיישבות במאדים תביא לא רק לשינויים ברמת האדם הבודד, אלא גם לחברה אנושית חדשה בעלת ערכים שונים באופן מהותי מהערכים שלנו.

לסיכום, התחלנו את הפרק בניסיון להבין כיצד יוכלו בני האדם לשנות כוכבי לכת אחרים כדי להתאים אותם לצרכיהם וגילינו שההארצה, אם ניישם אותה בפועל, עשויה לשנות אותנו במידה לא פחותה, אם כבודדים ואם כחברה. יש בכך מידה מסוימת של צדק פואטי, אם תרצו.

---

יצירות אשר הושמעו במסגרת הפרק:

Symphony of Science – &39The Case for Mars&39  (ft. Zubrin, Sagan, Cox &amp Boston)
FMARS 2009 Crew Video – Episode 3
azet -haemoglobin
DaouZone_Lost Memories – v1.2
Carl Sagan – Millions, Billions and Trillions. All the illions from Cosmos and in order.
Mike_Holton-Old Familiar Friend

מקורות ומידע נוסף:

http://www.space.com/9092-microbes-colonize-mars.html
http://scienceblogs.com/oscillator/2010/09/04/terraforming/
http://www.astrobio.net/debates/6/terraforming-debate
http://www.redcolony.com/
http://ieet.org/index.php/IEET/more/pelletier20120630
http://www.astrobio.net/debate/1021/walking-naked-on-the-red-planet
https://www.google.com/search?q=Terraforming&sitesearch=marspapers.org
http://en.wikipedia.org/wiki/Flag_of_Mars
http://mars-ho.blogspot.co.il/search?updated-max=2009-06-02T07:50:00-07:00
http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-11137903
http://www.astrobio.net/interview/1074/terraforming-mars-the-noble-experiment

הטרנזיסטור, אותו רכיב חשמלי זעיר מבוסס מוליכים-למחצה שמיליונים רבים ממנו נמצאים בכל שבב, הוא קרוב לוודאי ההמצאה החשובה ביותר במאה השנים האחרונות. מדוע, אם כן, נחשבו המוליכים-למחצה למוקצים בראשית דרכם?

• -על תגליתו המפתיעה של מייקל פרדיי, והפכפכותם של המוליכים למחצה…
• -על התחרות העזה מול שפופרות הואקום…
• -על 'שמיניית הבוגדים', ביניהם מייסדיה של אינטל…
• -ועל וויליאם שוקלי, הפיזיקאי המוכשר שלא היה מוכן לחלוק את התהילה שבהמצאת הטרנזיסטור עם אף אחד.

כל זאת ועוד, בפרק שלפניכם. תודה רבה לדינה בר מנחם על העריכה.

---

משה של עמק הסיליקון: על וויליאם שוקלי והמצאת הטרנזיסטור

כתב: רן לוי

לפני מספר שבועות קיבלתי אי-מייל ממאזין שהציג את עצמו כחוקר משטרה לשעבר. הוא שאל אותי שאלה שמעולם לא נשאלתי קודם: "לפעמים אתה אומר על עצמך שאתה מהנדס חשמל, ופעמים אחרות אתה מספר שאתה מהנדס אלקטרוניקה. אז מה, באמת: מהנדס חשמל, או מהנדס אלקטרוניקה?"

זו שאלה מעניינת שמעידה על שני דברים: הראשון, חוקרי משטרה הם באמת בעלי אבחנה דקה. השני הוא מידת השינוי שעברה על מקצוע הנדסת החשמל במאה השנים האחרונות. עד שנות השבעים, לערך, מהנדס חשמל היה אדם שבנה מעגלים חשמליים בעזרת נגדים, קבלים וסלילים: רכיבים בסיסיים שנמצאים בשימוש כבר למעלה ממאתיים שנה. הנגדים והקבלים עדיין בשימוש, כמובן, אבל הנדסת החשמל חוותה מהפכה גדולה שהפכה אותה לעיסוק מגוון יותר: נוספו לה תחומים חדשים כמו רשתות מחשב, בקרה, תקשורת, תכנון כרטיסים אלקטרוניים ועוד, שנכנסים כולם תחת המטרייה של 'אלקטרוניקה'.

מי שאחראי למהפכה האלקטרונית, ובעקיפין למהפכה הטכנולוגית שחוותה האנושות כולה בחמישים השנים האחרונות, הוא הטרנזיסטור. רובנו מכירים את השם 'טרנזיסטור' בהקשר של 'רדיו טרנזיסטור'- אבל הכוונה כאן היא לא למקלט הרדיו, אלא לרכיב חשמלי זעיר שמהווה אבן בניין בכמעט כל המכשירים האלקטרוניים הקיימים: מחשב, טלפון, מקרר, מכונית, טלוויזיה- וגם, כמובן, במקלטי רדיו כמו ה'רדיו טרנזיסטור'.

זו גם הסיבה לסתירה ב'עדות' שלי. אמנם על תעודת התואר שלי כתוב 'מהנדס חשמל', אבל בפועל יכולים לעבור שבועות ואפילו חודשים בלי שאגע בנגד או קבל במו ידי…אני שייך לעולמו של הטרנזיסטור, ולכן אני קורא לעצמי לפעמים 'מהנדס אלקטרוניקה'. זה כל מה שיש לי להגיד להגנתי בעניין הזה, ולא תשברו אותי בחקירה. בא לי לעמוד על השולחן ולצעוק- "אני, סמי בן טובים, דפקתי הקופ…"
טוב, אולי נסחפתי קצת.

בכל אופן, הטרנזיסטור הוא אבן בניין כה קריטית במעגלים אלקטרוניים בימינו, עד שרבים מכתירים את הטרנזיסטור כ'המצאה החשובה ביותר במאה השנים האחרונות'. אך אולי תופתעו לגלות שהטרנזיסטור החל את חייו כ'מוקצה', רכיב חשמלי שרוב המהנדסים ראו בו לא יותר מצעצוע, ופרופסורים באוניברסיטאות הזהירו את תלמידיהם שלא לבזבז עליו את זמנם. בפרק זה נספר את סיפורו הסבוך והמפותל של הטרנזיסטור, נגלה מדוע הפך ה'רדיו טרנזיסטור' לכל כך מזוהה עם הרכיב המיניאטורי הזה בעיני הציבור, ונכיר את המדען השאפתן שעמד מאחוריו.

מייקל פרדי

מייקל פרדיי (Faraday) נחשב לאחד מאבות הנדסת החשמל. במהלך קריירה מרשימה שהשתרעה על פני המחצית הראשונה של המאה ה-19, הגיע פרדיי לתובנות מעמיקות וחשובות לגבי חשמל ומגנטיות, ופיתח בין היתר את המנוע החשמלי והגנרטור. פרדיי היה גם כימאי, וביצע ניסויים על תרכובות וחומרים שונים כדי לחשוף את תכונותיהם – כמו למשל, את ההתנגדות החשמלית שלהם. מהי 'התנגדות חשמלית'?

האולימפידה בלונדון נסתיימה לא מכבר, ואני מניח שלרובכם יצא להציץ בתחרויות האתלטיקה- כמו תחרות הדיפת כדור ברזל, למשל. כדי להדוף את הכדור, יש להפעיל עליו כוח- ומכיוון שמדובר בגוש מוצק של מתכת כבדה, הדיפת כדור ברזל דורשת הרבה יותר כוח מאשר, נאמר, הדיפה של כדור עשוי-ספוג. במילים אחרות, לכדור ההדוף יש תכונה אופיינית – מאסה, במקרה זה – שקובעת עד כמה יתנגד לכוח שמופעל עליו. התנגדותו של החומר למעבר זרם חשמלי שקולה למאסה של הכדור. זרם חשמלי הוא, במרבית המקרים, תנועה של אלקטרונים- כדי לגרום לאלקטרונים לנוע בתוך חומר, יש להפעיל עליהם כוח, בדומה לכוח שמפעילים הודפי כדור הברזל. כוח זה מכונה 'מתח', Voltage. יש חומרים בעלי התנגדות גבוהה, שכדי לגרום לזרם לנוע בתוכם צריך להפעיל מתח גבוה- אלו הם החומרים המבודדים כמו עץ וגומי. יש חומרים בעלי התנגדות נמוכה, שהם שקולים לכדור הספוג באנלוגיה הספורטיבית שלנו: אפילו הפעלה של כוח מעט יחסית, דהיינו- מתח נמוך, מספיקה כדי לאפשר לאלקטרונים לנוע בתוכם.

פרדיי ידע שמידת ההתנגדות של כל חומר היא, עקרונית, קבועה. אפשר לגרום לחומר לשנות את התנגדותו – אבל ככלל, השינוי בהתנגדות יהיה מינורי. למשל, חימום מתכת גורם להתנגדותה לעלות מעט – אבל גם אם נחמם אותה מאוד, המתכת לא תהפוך למבודדת כמו עץ. באותה המידה, אי אפשר לגרום לעץ להפוך פתע פתאום למוליך מצוין כמו מתכת.

בשנת 1833 מדד פרדיי התנגדות תרכובת בשם 'כסף גופרי' (Silver Sulfide). בטמפרטורת החדר הפגין הכסף הגופרי התנגדות גבוהה, ופרדיי ידע מניסיונו שאם מחממים חומרים מבודדים התנגדותם תרד, אבל רק מעט. להפתעתו של פרדיי, כשחימם את הכסף הגופרי תחת מנורה לוהטת השינוי בהתנגדות היה דרמטי מאוד: התרכובת החלה להוליך זרם מצוין! למעשה, התנגדותו של הכסף הגופרי נחלשה כל כך, עד שניתן היה לומר שהוא הפך ממבודד למוליך – כאילו הפכנו כדור ברזל כבד לכדור ספוג רך וצמרירי. פרדיי וידא את תוצאות המדידה שוב ושוב בסדרת ניסויים, ולבסוף השתכנע שאין מדובר בטעות. איש לא ידע להסביר, באותה התקופה, מה מקור ההתנגדות בכלל – ועל אחת כמה וכמה מדוע היא נחלשת כל כך כשמחממים כסף גופרי. פרדיי הסתפק בדיווח עובדתי על הממצאים בתקווה שמדען אחר יוכל להסביר אותם.

מוליכים למחצה

ארבעים שנים חלפו, וחוקרים אחרים חשפו חומרים נוספים אשר משנים את התנגדותם באופן משמעותי בתגובה לגירויים חיצוניים. כך, למשל, נתגלה כי התנגדותו של היסוד סלניום (Selenium) יורדת כשהוא נחשף לאור. חומרים אלה קיבלו את השם 'מוליכים למחצה' (Semiconductors), כיוון שהיכולת שלהם להוליך חשמל ניתנת לשינוי בקלות יחסית. המכנה המשותף למרבית המוליכים למחצה היה היותם גבישים. גבישים, נזכיר, הם חומרים שבהם האטומים מסודרים במבנה אחיד ומחזורי, כמו קוביות בדף חשבון משובץ: יהלום ומלח בישול הם דוגמות לגבישים מוכרים.

קרל פרדינד בראון (Braun) היה מדען צעיר ומבריק, מרצה זוטר באוניברסיטה בליפציג שבגרמניה. בראון התעניין מאד בתכונותיהם החשמליות של גבישים, וב-1874 ערך מספר ניסויים בגביש מוליך למחצה בשם 'גאלנה' (Galena) – תרכובת טבעית של עופרת וגפרית.

זרם, כזכור, הוא תנועה של אלקטרונים בתגובה להפעלת כוח בדמות מתח חשמלי. כשמדובר בהדיפת כדור ברזל, לכיוון הפעלת הכוח אין משמעות: אם לא אכפת לך לפגוע בשופטים אפשר, עקרונית, להדוף את הכדור לכל הכיוונים במידה שווה. זה גם המצב בזרם חשמלי המולך במתכת: אפשר לגרום לזרם לנוע משמאל לימין או מימין לשמאל, והוא יזרום באותה הקלות בשני הכיוונים. כשחיבר בראון את גביש הגאלנה למעגל חשמלי כלשהו, והחיבור היה איתן וחזק – דהיינו, המגע בין הגביש והחוטים שמתחברים אליו משני צדדיו היה עשוי ממשטח מתכת רחב – הגאלנה הוליכה זרם חשמלי לשני הכיוונים, בדומה למתכת רגילה. אך כשהחליף בראון את החיבור באחד הצדדים למגע נקודתי ודק- חוט תיל צר במקום המשטח הרחב – הגלאנה הסכימה להוליך זרם אך ורק בכיוון אחד. 

זו הייתה תגלית בלתי צפויה עד מאוד. הגאלנה הפגינה התנגדות התלויה בכיוון זרימת הזרם: בכיוון אחד ההתנגדות גבוהה מאוד, ובכיוון ההפוך ההתנגדות נמוכה. אם נמשיך את האנלוגיה האתלטית שלנו, היה זה כאילו כדור הברזל שלנו כבד מאוד כשהודפים אותו לכיוון צפון, אבל נעשה קל כמו כדור ספוג כשזורקים אותו דרומה…

פרדיננד בראון הבין מייד כי לתגליתו עשויות להיות השלכות מרחיקות לכת. באותה התקופה, סוף המאה ה-19, החל החשמל לתפוס מקום חשוב יותר ויותר בחברה האנושית: תומס אדיסון וניקולה טסלה הביאו את התאורה לכל בית, ומכשירי חשמל הפכו להיות נפוצים יותר בתעשייה ובתקשורת. כל המעגלים החשמליים שתוכננו עד אז היו מבוססים על ההנחה שחשמל זורם בחוטים לשני הכיוונים באותה הקלות: זו תכונה שימושית, אבל בראון שיער שגם לזרימה חד-סטרית עשויים להיות שימושים מועילים במצבים מסוימים. בסופו של דבר יש לנו כבישים דו-סיטריים וכבישים חד-סיטריים, ולכל אחד מהם תפקיד משלו במערך התחבורה.

תסכול אינסופי

ניסיונותיו של בראון ומדענים אחרים ליישם את התגלית הזו במוצרים מסחריים נתקלו בקיר אטום: מוליכים למחצה היו ידועים לשמצה כחומרים בעייתים והפכפכים שתפקודם נתון ל"מצבי רוח" משתנים. מייקל פרדיי עצמו הבחין בכך כבר באותם ניסויים ראשוניים שערך ב-1833: תוצאות המדידות שערך על הכסף הגופרי היו תלויות מאוד בטמפרטורת הסביבה, באכות הכבלים, באכות הסוללה, באכות המגעים ובגורמים רבים נוספים שכל אחד מהם היה יכול לשנות את תוצאות הניסוי באופן דרמטי. גם בראון נתקל ב"מצבי הרוח" האלה במחקריו שלו: אם המוליך הדק שלו נגע בגביש הגאלנה בזווית מסוימת במקום זווית אחרת, או נלחץ אליו בעצמה טיפ-טיפה חזקה יותר מהרצוי – שום דבר לא היה עובד כמו שצריך. היו גם הבדלים אדירים בין דגימות שונות של גאלנה: משלוח של הגביש שהגיע למעבדה ביום ראשון התנהג בצורה אחת, וגבישים שהגיעו במשלוח של יום שלישי התנהגו אחרת לגמרי.

הפכפכותם של המוליכים למחצה הייתה מקור לתסכול אינסופי אצל המדענים. הנה תיאור שנתן מדען בשם ארתור שוסטר אשר חקר אף הוא את המוליכים למחצה. בין השורות של הדיווח הרשמי והמאופק, כמעט ואפשר לשמוע את שוסטר תולש את שערותיו בייאוש:

"בזמן שהייתי עסוק במחקר אחר, נתקלתי בתופעה כה משונה עד שחשתי שהיא ראויה לבדיקה נוספת. תוצאות בדיקה זו לא היו משביעות רצון. לא הצלחתי לשחזר את התופעה המשונה באופן עקבי; זאת אומרת, אני לא מצליח לשחזר אותה בכל פעם שאני מעוניין בכך, אבל כשהיא מתרחשת אני מסוגל להעלים אותה בקלות."

הקושי בשחזור תוצאות ניסויים הביא לכך שמרבית המדענים העדיפו לשמור מרחק מהמוליכים למחצה. אפילו בשנת 1931, כמעט מאה ועשרים שנה לאחר תגליתו של פרדיי, צֻוטט הפיזיקאי המפורסם וולפגנג פאולי (Pauli):

"לא כדאי להתעסק עם מוליכים למחצה: זה בלגן מטורף. מי יודע אם הם בכלל קיימים!"

מדען אלמוני אחר כתב שלדעתו "עבודה עם מוליכים למחצה היא התאבדות מדעית".

כיום אנחנו יודעים שאחד הגורמים המשמעותיים להפכפכותם של המוליכים למחצה היא נוכחותם של זיהומים בתוך הגביש. גביש טהור מכיל אך ורק אטומים או מולקולות מאותו הסוג – למשל, אטומי פחמן ביהלום – אבל נדיר מאוד למצוא בטבע מינרלים אחידים כל כך: כמעט תמיד הם מכילים אטומים של יסודות אחרים ש'התערבבו' איתם לאורך הזמן. בגביש, אפילו אטום זר אחד מתוך עשרות מיליונים- יכול לשנות באופן דרמטי את תכונותיו החשמליות של החומר. ההבדלים בריכוזי הזיהומים בקרב דגימות שונות של אותו גביש והתוצאות הבלתי ניתנות לחיזוי של ניסויים במוליכים למחצה הם אשר מנעו מהחוקרים להסיק מסקנות ברורות ולפתח תיאוריה מוסכמת במשך זמן רב.

מקלט רדיו 'שפם החתול'

השנים הראשונות של המאה העשרים היו תחילתו של עידן הרדיו, וכמה מטובי המוחות כגון טסלה, מרקוני- וגם מיודענו פרדיננד בראון- היו עסוקים בניסיונות להאריך את טווח השידור של הרדיו. דרך אחת לעשות כן היא לשדר בעוצמה גבוהה יותר, אבל לשם כך יש להשקיע הרבה אנרגיה, לבנות משדרים גדולים יותר וכו'. אפשרות נוספת, חסכונית בהרבה, היא לבנות מקלטים רגישים יותר שיהיו מסוגלים לקלוט שידורים בעוצמה נמוכה בטווחים רחוקים.

בשנת 1906 הצליח ממציא בשם גרינליף פיקארד (Pickard) למצוא, סוף סוף, שימוש מעשי לתגליתו של פרדיננד בראון, בדמות מקלט רדיו משופר שכונה 'שפם החתול' (Cat’s Whiskers). בלב המקלט היה הגביש- הפעם סיליקון ('צורן' בעברית) במקום גלאנה – וחוט התיל הדקיק שנגע בו, ושהזכיר לרבים את השערות הדקות והזקופות בשפמו של חתול, ומכאן השם.

כשגלי הרדיו פוגעים באנטנה, הם גורמים לאלקטרונים שבתוכה לנוע הלוך ושוב: פעם ימינה, ופעם שמאלה. זרם אלקטרונים זה מגיע אל האוזניות של המפעיל והופך, לאחר המרה מסוימת, לצלילים. אך תנועתם הדו-כיוונית של האלקטרונים גורמת לבזבוז אנרגיה: התנועה לצד אחד מבטלת את ההשפעה של התנועה לצד השני, קצת כמו בתחרות משיכת חבל. כאן נכנסת לתמונה תכונת החד-כיווניות של מגע הגביש בחוט הדק: פיקארד הבין שניתן להעזר בה כדי לגרום לזרם האלקטרונים לזרום לתוך האוזניות בכיוון אחד בלבד. בשפה המקצועית, פעולה זו מכונה 'יישור'- המרה של זרם AC לזרם DC. הזרימה החד-כיוונית איפשרה ליותר אנרגיה להגיע אל האוזניות, ומכאן שהצלילים עדיין היו חזקים וברורים גם במרחק גדול יחסית מהמשדר. מקלטי 'שפם החתול' הרחיבו מאד את טווח שידורי הרדיו, וסייעו לטכנולוגיה החדשה להתבסס בכל העולם.

לרוע המזל, מקלטי 'שפם החתול' היו גם ידועים לשמצה בחוסר אמינותם. לפני כל הפעלה היה צריך הטכנאי לסובב את הגביש הנה והנה סביב צירו במשך דקות ארוכות כדי למצוא את נקודת המגע האופטימלית בין המוליך למחצה לחוט הדקיק. כל כל טלטול קטן של המקלט היה מקלקל את המגע העדין והורס את אפקט הכיווניות, ואז המפעיל היה צריך להתחיל את כל הכיוונון הארוך והמתיש מהתחלה…אי-האמינות המשוועת של המקלטים מבוססי מוליכים למחצה הביאה לכך שהמהנדסים חיפשו אלטרנטיבות אחרות ואמינות יותר. כשנמצאה לבסוף האלטרנטיבה הזו היא הייתה כה טובה ביחס ל'שפם החתול', עד שהיא כמעט ו'הרגה' את הטכנולוגייה הצעירה של מוליכים למחצה.

שפופרות ואקום

שפופרת הוואקום הומצאה על ידי תומס אדיסון בשנת 1883. אדיסון היה בעיצומם של הניסיונות לפתח נורת ליבון מסחרית, כאשר הבחין בתופעה מעניינת: אם מכניסים אלקטרודה נוספת לתוך הנורה, במרחק כמה סנטימטרים מחוט הלהט הבוהק, זרם חשמלי מתחיל לזרום בין חוט הלהט והאלקטרודה החדשה – למרות שהם אינם נוגעים זה בזה באופן פיזי.

אדיסון לא הצליח להבין כיצד הדבר ייתכן. אם נמשיך את האנלוגיה הקודמת, היה זה כאילו כדור הברזל נעלם מידיו של ההודף, והופיע מחדש כמה עשרות מטרים משם באורח פלא… אדיסון תיעד את התגלית, הוציא עליה פטנט – אבל לא המשיך לחקור אותה. רק מספר שנים לאחר מכן, כשנתגלה דבר קיומם של האלקטרונים, ניתן היה להסביר את התופעה: החום שנוצר בחוט הלהט נותן לאלקטרונים אנרגיה מספיקה כדי לעזוב את האטומים שלהם, לחצות את הוואקום בתוך השפופרת ו'לנחות' על האלקטרודה השניה.

הפרט החשוב לענייננו הוא שהאלקטרונים בתוך שפופרת ואקום יכולים לנוע רק בכיוון אחד: מחוט הלהט הרותח אל האלקטרודה השניה, הקרירה. תנועה בכיוון ההפוך אינה אפשרית, כיוון שרק בחוט הלהט יש לאלקטרונים אנרגיה מספיקה כדי לבצע את הדילוג דרך הוואקום. זאת אומרת, גם כאן מתרחש אותו אפקט הכיווניות שגילה פרדיננד בראון במוליכים למחצה: התנגדות גבוהה לזרם בכיוון אחד, והתנגדות נמוכה בכיוון השני.

כשהופיעו מקלטי רדיו שהיו מבוססים על שפופרת הוואקום, הם היו מוצלחים בהרבה ממקלטי 'שפם החתול' של גרינליף פיקארד. בניגוד לחיבור הרגיש בין המוליך למחצה לחוט המתכת, שפופרת הוואקום עבדה "על המכה הראשונה": לא היה צורך בכיווננים ארוכים כדי לגרום לה לעבוד – חיברת אותה למעגל החשמלי, וזה הכול. השפורפרת עשוית הזכוכית הייתה אמנם שבירה, אבל לא רגישה לתזוזות קלות כמו 'שפם החתול'. אין פלא, אם כן, שבתוך שנים ספורות מהרגע שנכנסו השפופרות לשימוש, בסביבות שנת 1904, הפסיקו כולם להשתמש במקלטי רדיו מבוססי 'שפם החתול'. מהנדסים "אמתיים" לא רצו לעבוד עם המוליכים למחצה וראו בהן רכיבים סוג ג'. היחידים שהמשיכו להשתמש במקלטי 'שפם החתול' היו חובבי רדיו ביתיים שלא היה להם הכסף לרכוש שפופרות.

הטריאודה

ואם זה לא היה מספיק, בתוך שנתיים בלבד חלה התפתחות חשובה נוספת בטכנולוגיית שפופרות הוואקום שדחקה עוד יותר את רגליהם של המוליכים למחצה.

כזכור, גם מקלטי 'שפם החתול' וגם שפופרות הוואקום היו מבוססים על זרימה חד-כיוונית של זרם חשמלי. בשני סוגי המקלטים, עצמת הזרם הייתה קבועה – או שיש זרם, או שאין זרם. במילים אחרות – או שההתנגדות גבוהה מאוד, או שהיא נמוכה מאוד. זה קצת כמו שדרי ספורט ברדיו האזורי: או שהם שותקים, או שהם צועקים – אין באמצע.

בשנת 1906 פיתח הממציא האמריקני לי דה פורסט (De Forest) גרסה משופרת של שפופרת הוואקום. לשפופרות הוואקום הרגילות היו שני מגעים, או שתי 'רגליים', וכונו 'דיודה' ("די" כמו "דו", מלשון "שניים"). לשפופרת המשופרת היו שלוש רגלים, ולכן זכתה לשם 'טריאודה'. הרגל הנוספת בטריאודה הייתה מעין 'ברז' שאיפשר בקרה עדינה יותר על מידת ההתנגדות של שפופרת הוואקום, ומכאן בקרה עדינה על עצמת הזרם החשמלי: ניתן היה להגביר את עצמת הזרם או להחלישו בהתאם לאות בקרה אלקטרוני ברגל השלישית. ניתן לחשוב על אות הבקרה כעל דוושת הגז במכונית: לחיצה חלשה יחסית על הדוושה מתורגמת מיד לעשרות כוחות סוס בתוך המנוע. הטריאודה הייתה סוג של מגבר: היא קיבלה אות בקרה חלש בכניסה, ותירגמה אותו לזרם חשמלי בעצמה גבוהה ביציאה.

הטריאודה חוללה מהפכה אדירה בעולם האלקטרוניקה. סוף סוף היה למהנדסי החשמל כלי שבעזרתו היו מסוגלים לשלוט באופן משביע רצון על זרמי החשמל במעגלים שלהם, ושליטה זו איפשרה להם ליצור מעגלים מורכבים ומתוחכמים יותר מאי פעם. הטריאודה פרצה את הדרך אל מכונות חשמליות שפעם נראו כבלתי אפשריות, כמו מחשבים אלקטרוניים ומרכזיות טלפוניה מתוחכמות. זו הייתה קפיצת מדרגה טכנולוגית מדהימה, לא פחות.

ומה לגבי המוליכים למחצה?… לא רק שהיו לא-אמינים, איש גם לא הצליח לבנות בעזרתם מגבר אשר יחקה את פעולתה של הטריאודה. המוליכים למחצה הפכו ללא רלוונטיים.

או ליתר דיוק, כמעט לא-רלוונטיים… למרות המהפכה שחוללו, לשפופרות הוואקום היו חסרונות משלהן, ומי שהרגישו את חסרונות אלה במלוא עוזן היו המהנדסים והמנהלים בחברת 'מעבדות בל' (Bell Labs). מעבדות בל עסקה בפיתוח טכנולוגיות מתקדמות עבור חברות טלפוניה כמו AT&T, ועבור צבא ארצות הברית. מערכות צבאיות מתקדמות, כמו המכ"מ שנכנס לשימוש באותה התקופה, פעלו במקרים רבים בתדרים גבוהים מאוד או במילים אחרות, דרשו מגברים בעלי תגובה מהירה ביותר: הטריאודות התקשו להתמודד עם תדרים אלה. חיסרון נוסף היה הצורך בחימום מתמיד של חוט הלהט בתוך השפופרת, שכזכור היה הכרחי כדי לספק לאלקטרונים את האנרגיה הדרושה להם. החימום המתמיד הביא לצריכת אנרגיה גבוהה מאוד, ומדי פעם בפעם היו חוטי הלהט נשרפים ומתנתקים.

ויליאם שוקלי

זה היה מצב העניינים כאשר פיזיקאי צעיר בן 26 בשם ויליאם שוקלי (Shockley) הצטרף למעבדות בל ב-1936. מחקריו של שוקלי זכו להצלחה רבה והוא פרסם כמה מאמרים פורצי דרך בפיזיקה תיאורטית, ובתוך שנים ספורות הוא זכה למוניטין של אחד מטובי המוחות של החברה.

זמן לא רב לאחר שהחל שוקלי את דרכו במעבדות בל, סיפר לו אחד המנהלים על הניסיונות הכושלים לפתח מרכזיות טלפון מבוססות שפופרות ואקום. החימום המתמיד של חוטי הלהט הביא לצריכת אנרגיה אדירה, והשפופרות השרופות גרמו לתקלות חוזרות ונשנות- ולכן המרכזיות להיות מבוססות על מתגים מכניים מיושנים. שוקלי הבין שניצבת בפניו הזדמנות מעניינת. עבודת הדוקטורט שלו עסקה בפיזיקה של חומרים מוצקים, והוא הכיר היטב את המוליכים למחצה: הוא ידע שטמון בהם הפוטנציאל לפתור את כל בעיותיו של אותו המנהל. מוליכים למחצה מסוגלים לעבוד בתדרים גבוהים בהרבה מאלו של השפופרות, והם גם אינם דורשים חימום בזבזני – כך שעל הנייר, לפחות, הם עשויים להיות מוצלחים בהרבה משפופרות הוואקום.

ב-1939 החלו שוקלי וקבוצה קטנה של חוקרים נוספים לעבוד עם מוליכים למחצה, ובפרט ניסו ליצור בעזרתם מגבר כמו הטריאודה. שוקלי היה משוכנע שמצא דרך לממש מגבר כזה באמצעות תופעה המכונה 'אפקט השדה' (Field Effect). מבלי להיכנס לפרטים, אפשר לומר כי אפקט השדה הוא שינוי בהתנגדות של הגביש בתגובה להפעלה של מתח חשמלי חיצוני: אם נפעיל מתח חיצוני חזק, ההתנגדות תרד, ולהפך. הרעיון העקרוני היה מבוסס על תאוריה יציבה ושרירה, אבל כשניסו שוקלי ושאר המהנדסים לבנות בפועל מגבר המבוסס על אפקט-השדה, הם נכשלו פעם אחר פעם.

לרוע מזלו של שוקלי, לפני שהספיק לממש את רעיונותיו פרצה מלחמת העולם השניה. כל המדענים המבריקים – ושוקלי כבר היה ידוע בשלב זה כאחד הגאונים הגדולים של מעבדות בל – גויסו למאמץ המלחמתי. שוקלי הצטרף לצוות פיתוח מכ"מים, ולאחר מכן ניהל צוות שעסק בטכניקות ללוחמה נגד צוללות. העבודה על המגבר הופסקה וננטשה למשך שש שנים.

אך פה ושם עוד היו חוקרים במעבדות בל שהמשיכו לעבוד עם מוליכים למחצה כדי לנסות ולפתור בעיות מעשיות בזמן המלחמה. אחד מאותם חוקרים היה ראסל אול (Ohl). אול קיבל על עצמו לנסות ולפתח גלאים משופרים עבור תקשורת אלחוטית ומכ"מים בתדרים גבוהים. גם אול זיהה את הפוטנציאל הטמון במוליכים למחצה, ובמיוחד בסיליקון, ופיתח טכניקות ליצירת גבישי סיליקון וגרמניום נקיים מזיהומים. גבישים אלה נכנסו לשימוש במערכות צבאיות והחוקרים צברו ניסיון רב בעבודה עימם.

במקביל, לכל אורך שנות השלושים חלה גם התקדמות דרמטית בהבנת התהליכים הפיזיקליים המתרחשים בתוך חומרים מוליכים למחצה. מאמרים פורצי דרך של חוקרים כגון וולטר שוטקי (Schottky) הגרמני, ואלן ווילסון (Wilson) הבריטי פתחו סוף סוף פתח להבנה מעמיקה יותר של אופן פעולתם של מוליכים למחצה. כתוצאה מכך, כשנסתיימה המלחמה ווויליאם שוקלי שב למעבדות בל, התנאים היו בשלים יותר להצלחה מאשר היו שש שנים קודם לכן.

שוקלי, ברדין וברטיין

בשנת 1945 קיבל שוקלי את הניהול על קבוצת מחקר קטנה. אתו בצוות היו, בין היתר, שני פיזיקאים נוספים: ג'ון ברדין ( Bardeen), שכבר עבד עם שוקלי לפני המלחמה, ו-וולטר ברטיין (Brattain). הקבוצה החלה לעבוד על מימוש רעיונותיו הקודמים של שוקלי – פיתוח מגבר המבוסס על אפקט השדה.

ברדין וברטיין היו זיווג מושלם. ברדין היה פיזיקאי תאורטי, וברטיין פיזיקאי מעשי- כך ששניהם השלימו זה את זה היטב:.בארדין התאורטיקן היה הוגה רעיונות חדשים ומציע ניסויים כדי לבדוק אותם, וברטיין המוכשר ידע כיצד לבנות את המודלים במעבדה ולהריץ את הניסויים. השניים עבדו יחד באופן צמוד, בעוד ששוקלי ניהל את העניינים מרחוק וכמעט שלא היה מעורב בצדדים המעשיים של המחקר.

בשנתיים הראשונות ההתקדמות הייתה אטית ומתסכלת. ברדין וברטיין בנו מגבר שהיה מבוסס על 'אפקט השדה' של שוקלי, ואפילו זיהו סימנים ראשונים של הגברה בפועל, אבל לא הצליחו להתגבר על בעיות אי-האמינות המרגיזות של המוליכים למחצה. נגיעה מקרית בגביש הייתה גורמת למגבר לעבוד, ותזוזה אחרת הייתה גורמת לו להפסיק. באחד המקרים המגבר לא עבד כלל, אבל התחיל לפעול דווקא כשהטבילו אותו במים. אלו היו אותן הצרות שכל מי שחקר את המוליכים למחצה הכיר היטב.

אבל אז, בנובמבר 1947, עלה במוחו של ברדין רעיון מהפכני – שיטה חדשה ליצור את המגבר, שלא הייתה מבוססת על אפקט השדה שהציע שוקלי כי אם קרובה הרבה יותר לתגליתו של פרדיננד בראון מלפני שמונים שנה.

מנגנון 'שפם החתול', כזכור, היה מבוסס על חוט דקיק שנוגע בגביש כך שזרם חשמלי עובר דרכם בכיוון אחד בלבד. ברדין שיער שאם ניקח חוט דקיק נוסף, נצמיד אותו לגביש ו'נזריק' דרכו זרם חשמלי חלש- הזרם החדש יוכל להשפיע על הזרם החזק יותר הזורם בין הגביש והחוט המקורי, בדומה לאופן שבו המגע השלישי בטריאודה שולט על הזרם בשפופרת הוואקום. המפתח להצלחה היה טמון בכך שהמרחק בין שני החוטים הדקיקים צריך להיות קטן מאוד, בסדר גודל של אלפית המ"מ.

כאן באו לידי ביטוי כישוריו המעשיים של ברטיין. הצבה של שני מגעים דקיקים במרחק כה זעיר היא אתגר לא פשוט, אבל ברטיין הצליח לעשות זאת כמו מקג'וויר- הוא לקח סכיני גילוח, משולש עץ קטן ומהדק נייר משרדי, ובנה אבטיפוס על שולחן המעבדה. חודש אחד מאוחר יותר, בשישה עשר בדצמבר 1947, הפעילו ברטיין ובארדין את המגבר שלהם בפעם הראשונה: הם חיברו מיקרופון לכניסת אות הבקרה שלו, ושמעו את קולם מוגבר היטב ברמקול שהיה מחובר ליציאת המגבר.

ברדין וברטיין לא עידכנו את וויליאם שוקלי על השינוי שעשו בכיוון המחקר: הוא היה בטוח שהם עדיין מנסים לפתח מגבר המבוסס על 'אפקט השדה' שלו. הפעם הראשונה ששמע על כך הייתה רק לאחר שהטרנזיסטור של ברדין וברטיין כבר עבד בפועל. הוא היה מאושר לשמוע על פריצת הדרך, כמובן, אבל מצד אחר גם כעס על כך שהשניים לא סיפרו לו על מעשיהם. הוא חש מרומה, כאילו ברדין וברטיין גזלו ממנו את התהילה שבהמצאת הטרנזיסטור.

חגיגות ההצלחה

כלפי חוץ, מעבדות בל חגגה את הצלחתה. בפעם הראשונה ניתן היה לשלוט על עצמתו הזרם החשמלי בתוך מוליך-למחצה באופן אמין ומדויק – וכפי ששיערו החוקרים עוד קודם, המגבר עבד היטב גם בתדרים גבוהים מאוד, וצרך כמויות מזעריות בלבד של אנרגיה. זו הייתה פריצת הדרך שחיפשו כולם, ותחילת הסוף עבור שפופרות הוואקום הגדולות והמסורבלות. החברה שיחררה הודעות לתקשורת וצלמים הוזמנו כדי לתעד את ברדין, ברטיין ושוקלי רוכנים מעל מכשירי המעבדה במעין 'צילום ניצחון'.

הם חיפשו שם מתאים לרכיב החדש, ושקלו לכנותו 'טריאודה מוליכה למחצה', כדי להדגיש את העובדה שמדובר בגרסה מוצלחת יותר של שפופרת הוואקום הקיימת. לבסוף החליטו על השם 'טרנזיסטור'. קיימות מספר גרסות למקור השם, אבל ככל הנראה מדובר בשילוב של המילים 'טרנס' (מלשון 'משתנה', Transition) ו-Resistor, "נגד", דהיינו – רכיב בעל התנגדות חשמלית משתנה. מעבדות בל העניקה רשיונות ייצור של הטרנזיסטור לחברות אחרות תמורת סכומי כסף נמוכים יחסית, ובתוך זמן קצר החלו להופיע ראשוני הטרנזיסטורים המסחריים בשוק.

בתוך החברה, עם זאת, העניינים נראו אחרת לגמרי. שוקלי רצה בכל מאודו להירשם בדברי ימי ההיסטוריה כ'אבי הטרנזיסטור', והחל להפעיל לחץ כבד על עורכי הדין של מעבדות בל כדי שירשמו את הפטנט על הטרנזיסטור על שמו בלבד. ברדין וברטיין, כמובן, לא אהבו לשמוע את זה. כולם בחברה ידעו ש'צילום הניצחון' שבו נראים כל השלושה סביב שולחן המעבדה הוא עיוות מוחלט של המציאות: שוקלי לא היה מעורב בפיתוח הטרנזיסטור, ומימיו לא נכנס למעבדה של ברדין וברטיין. היה לו חלק חשוב בפיתוח הרעיונות התאורטיים שמאחורי ההמצאה, ללא ספק, אבל ברור שחלקו בעניין אינו גדול מזה של שני עמיתיו. ברדין שמר את הכעס שלו לעצמו, אבל ברטיין הטיח בשוקלי לאוזני כולם: "יש מספיק תהילה בסיפור הזה לכולם!".

היחסים בתוך הצוות הידרדרו במהירות. ברטיין ובארדין לא היו מוכנים לעבוד עם שוקלי יותר, וכעבור שנתיים נטשו את המחלקה ועברו לעסוק בדברים אחרים.

הטרנזיסטור הבי-פולרי

ניסיונותיו של שוקלי לנכס לעצמו את המצאת הטרנזיסטור הראשון לא צלחו, אך הוא טרם אמר את המילה האחרונה. שוקלי חש שהוא חייב לעשות פריצת דרך משמעותית באמת כדי להחזיר לעצמו את התהילה שנגזלה ממנו. הוא הסתגר בחדרו ובמשך ארבעה שבועות רצופים עבד בקדחתנות. המוטיבציה האדירה שלו הייתה דלק רב עצמה שהזין מוח שהיה מנוע אינטלקטואלי נדיר ביכולותיו. בתום אותן ארבע שבועות יצא שוקלי מחדרו כשהוא אוחז בידיו דרך חדשה לבנות טרנזיסטור: שיטה שונה באופן מהותי מהרעיון שהגה ברדין שנתיים קודם לכן.

הטרנזיסטור של ברדין וברטיין 'עשה את העבודה', אפשר לומר, אבל הצורך בשני מגעים דקיקים כה קרובים זה לזה על הגביש היה בעוכריו: היה קשה מאוד לייצר טרנזיסטור כזה בכמויות מסחריות, ברמת אמינות גבוהה. שוקלי הגה דרך לבנות טרנזיסטור שיהיה עשוי כולו מגוש אחד של גביש מוצק: שיטה זו איפשרה להקטין מאד את הטרנזיסטור מחד, ועדיין לשמור על רמת אמינות גבוהה ורגישות מזערית בלבד לטילטולים. הטרנזיסטור הזה קיבל את השם "טרנזיסטור בי-פולרי" (Bipolar Transistor), כדי להבדיל אותו מהטרנזיסטור הראשון שכונה "טרנזיסטור נקודת מגע" (Point Contact Transistor). כל מי ששמע על הטרנזיסטור הבי-פולרי הבין שמדובר בפריצת דרך שווה בעצמתה לזו של הטרזיסטור המקורי: כמעט מייד הפסיקו כל החברות לייצר טרנזיסטורי נקודת מגע, ועברו לייצר את הטרנזיסטורים הבי-פולרים של שוקלי.

הטרנזיסטור הראשון הומצא, כאמור, כבר ב-1947, אבל הופעתו של הטרנזיסטור הבי-פולרי סימנה את נקודת ההתחלה האמתית של מהפכת האלקטרוניקה. את השפעותיו של המעבר משפופרות ואקום לטרנזיסטורים מוצקים ניתן היה לראות באינספור תחומים, החל ממחשבים וכלה במרכזיות טלפון משוכללות, אבל הציבור נחשף אל המהפכה הזו בעיקר דרך מוצר אחד: הרדיו.

מקלטי רדיו מבוססי שפופרות ואקום היו בכל בית כמעט, אבל הם גדולים ומסורבלים כמו רהיט. מספר חברות זריזות, ובמיוחד חב רה יפנית צעירה בשם 'סוני', הבינו את הפוטנציאל של הטרנזיסטורים הזעירים, ובשנות החמישים והשישים הוציאו לשוק מקלטי רדיו קטנים וניידים שזכו לכינוי 'רדיו טרנזיסטור'. המקלטים הקטנים חוללו שינוי דרמטי באופן שבו החל הציבור לצרוך תכנים דרך הרדיו. ההאזנה לרדיו לא הייתה מוגבלת עוד לישיבה מנומסת על הספה בסלון: כעת ניתן היה להאזין לרדיו בכל מקום, בין אם ברכב או ברחוב. מספרם של המאזינים זינק, ותחנות רדיו רבות יותר הופיעו על הסקלה. בני נוער היו יכולים להאזין לרדיו בחדרם, ללא השגחת ההורים – והם לא רצו להקשיב למוזיקה הישנה… הם רצו את אלביס ואת הביטלס. רדיו הטרנזיסטור סימן לא רק התחלת מהפכה טכנולוגית, אלא גם התחלת מהפכה תרבותית. השפעה זו היא הסיבה לכך שעבור דור שלם, הטרנזיסטור היה מזוהה באופן כמעט מוחלט עם הרדיו טרנזיסטור.

אבי הטרנזיסטור

וויליאם שוקלי, אם כן, קיבל את מבוקשו. על אף שנאלץ לחלוק את פרס הנובל על המצאת הטרנזיסטור עם ברדין וברטיין בשנת 1956, פיתוח הטרנזיסטור הבי-פולרי הפך אותו דה-פקטו ל'אבי הטרנזיסטור', האיש שבזכותו אתם מאזינים כעת לפרק הזה בנגן נייד, בטלפון חכם או במחשב. ואם זה לא מספיק, שנים לא רבות לאחר מכן הצליחו חוקרים אחרים לממש את חזונו המוקדם של שוקלי ולבנות טרנזיסטור המבוסס על אפקט-השדה: ה-MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). ה-MOSFET היה כה מוצלח עד שהחליף בימינו את הטרנזיסטור הבי-פולארי, והוא הטרנזיסטור הנפוץ ביותר כיום.

ההצלחה הגדולה לא מיתנה את שאפתנותו של שוקלי, ולא הפכה אותו לאדם נעים יותר – ואפילו להפך. הניסיון 'הרע' שלו עם ברטיין וברדין גרם לו להיות פרנואידי וחשדן יותר באנשים שעבדו תחתיו. במעבדות בל הבינו ששוקלי לא יוכל להשתלב בהנהלה הבכירה של החברה, וקידומו נעצר- אך שוקלי רצה עדיין לעמוד בחוד החנית של הטכנולוגיה, ולהטביע את חותמו גם מחוץ לעולם האקדמיה.

ב-1956 הוא פרש ממעבדות בל והקים את Shockly Transistor Company, חטיבה עצמאית של חברה בשם 'בקמן אינסטרומנטס'. מטרתו הייתה לפתח תהליכי ייצור חדשנים ולהפוך את החברה שלו למובילה העולמית בתחום זה. המוניטין שרכש ליכולות הניהול שלו הביא לכך שאף אחד מעמיתיו במעבדות בל לא הסכים לפרוש עמו ולהצטרף לחברה החדשה, אבל עובדה זו לא הציבה לו בעיה מיוחדת: שוקלי היה מפורסם כל כך עכשיו, שלא הייתה לו בעיה לגייס את טובי החוקרים מהאקדמיה.

ב'שוקלי טרנזיסטור קומפני' עשה שוקלי את כל טעויות הניהול האפשריות, פחות או יותר: הוא לא בטח באף אחד וכשהיה לו רעיון חדש לטרנזיסטור מהפכני, הוא מידר כמעט את כל החוקרים שלו ונתן רק לקבוצת אנשים קטנה ומצומצמת לעבוד על הרעיון. המתחים בתוך החברה גברו כששוקלי החליט לתלות על לוח המודעות רשימה מפורטת של סכומי המשכורות של כל העובדים. באחד המקרים נחתכה מזכירה של החברה מפיסת מתכת חדה במעבדה ושוקלי היה משוכנע, משום מה, שמדובר בניסיון מכוון לפגוע בה. הוא החליט שכל החברה תעבור בדיקות פוליגרף כדי לגלות את המפגע המסתורי, אבל ירד מהעניין לאחר שראה את התרעומת שהדבר עורר בקרב העובדים.

הסיפורים שיצאו מ'שוקלי טרנזיסטור קומפני' מעידים על כך שוויליאם שוקלי, על אף שהיה בעל הבנה נדירה בפיזיקה של מוליכים למחצה- עד כדי כך שעמיתיו אמרו עליו שהוא כמעט "מסוגל לראות אלקטרונים" – לא ממש הבין בני אדם. למשל, באחת מישיבות הצוות שאל קבוצה של מדענים צעירים מה יעזור להפוך את העבודה שלהם למעניינת יותר. הם השיבו לו שהם ישמחו לפרסם מאמרים מדעיים בעיתונות המקצועית. שוקלי הנהן בראשו, הלך הביתה וחזר למחרת עם מאמר מדעי מושלם המתאר תופעה כלשהי בתחום המוליכים למחצה. "הנה," הוא אמר למדענים הצעירים, "תקראו את זה, תחתמו ותפרסמו." זו הייתה דרכו של שוקלי לעורר מוטיבציה באנשיו…

שמיניית הבוגדים

כעבור שנה אחת בלבד גברו המתחים בתוך החברה עד לרמה בלתי נסבלת, ושמונה חוקרים בכירים החליטו לעשות מעשה. הם הלכו מאחורי גבו של שוקלי ופנו לנשיאה של 'בקמן אינסטרומנטס', חברת האם, בדרישה להזיז את שוקלי מתפקידו ולהציב במקומו מנהל מוכשר יותר. הנשיא היסס במשך תקופה מסוימת, אך לבסוף דחה את בקשתם: הוא ידע שהדחה כזו תביא לפגיעה אנושה בתדמיתו הציבורית של שוקלי, ולא רצה לפגוע בו.

לשמיניית החוקרים – או "שמיניית הבוגדים", כפי שכינה אותם במרירות שוקלי – לא נותרה ברירה. הם החליטו להתפטר, ולהקים חברה מתחרה בשם Fairchild Semiconductors. פרצ'יילד הייתה חממה טכנולוגית, אשר ממנה התפצלו והוקמו ברבות הימים חברות אחרות וחשובות כמו AMD, National Semiconductors ועוד. בין חבריה של שמיניית הבוגדים אפשר למצוא את גורדון מור ורוברט נויס שהקימו את אינטל, שלדון רוברט שהקים את Teledyne, ויוגין קליינר שייסד חברת השקעות שסייעה לסטרט-אפים קטנים שאולי שמעתם את שמם: אמזון, AOL, גוגל, נטסקייפ, סאן וכמה נוספות. את התואר 'שמיניית הבוגדים' המשיכו החברים לשאת בגאווה במשך שנים רבות.

וויליאם שוקלי זעם על עזיבתם של שמיניית הבכירים, אבל לא נתן לכך לעצור אותו. כאמור, היה לו רעיונות חדשים לטרנזיסטורים משופרים, והוא האמין שיצליח גם בלעדיהם. לרוע מזלו, לא הכול הלך לפי התכנית.

המעגל המשולב

Texas Instruments, או TI בקיצור, הייתה אחת המובילות בתחום ייצור הטרנזיסטורים, והראשונה שהצליחה לפתח טרנזיסטורים מסחריים על בסיס סיליקון, ולא על בסיס גרמניום כפי שהיה מקובל עד אז. בשנת 1958 הצטרף ל-TI עובד חדש, מהנדס בשם ג'ק קילבי (Kilby). זמן קצר לאחר שהצטרף לחברה, יצאו כל העובדים לחופשה מרוכזת של חודש ימים – וקילבי, כיוון שלא היו לו עדיין ימי חופש לנצל, מצא עצמו משוטט לבדו במסדרונות הריקים, חסר מעש. מחשבותיו של קילבי נדדו, והוא החל להרהר באפשרויות לשפר את הטרנזיסטורים ולשכללם.

בעשר השנים שחלפו מאז הומצא הטרנזיסטור הראשון הלכו המעגלים האלקטרוניים והשתכללו, וכעת כבר היו יישומים שדרשו עשרות ומאות טרנזיסטורים. כל אחד מאותם טרנזיסטורים היה סגור בתוך מארז קטן משל עצמו, והחיבור בינו לבין טרנזיסטורים אחרים נעשה באמצעות חוטים ארוכים. החוטים הארוכים הגבילו את מהירות פעולתו של המעגל החשמלי: לקח לאותות החשמליים זמן רב, באופן יחסי כמובן, לעבור מטרנזיסטור לטרנזיסטור.

ג'ק קילבי ידע, כמובן, שוויליאם שוקלי הצליח לתכנן טרנזיסטור שהיה עשוי כולו מגביש מוצק אחד. מדוע, הוא שאל את עצמו, שלא נעשה אותו הדבר בכמה טרנזיסטורים? דהיינו, ניצור גביש אחד שיכיל כמה וכמה טרנזיסטורים צמודים זה לזה, כך שהחיבורים ביניהם יהיו קצרים מאוד וזמן מעבר האותות ביניהם יקטן בהתאם. כששבו כל שאר העובדים מהחופשה הסביר קילבי למנהליו את הרעיון, וקיבל אישור להמשיך ולפתח אותו. התוצאה הייתה מה שמוכר לנו כיום בשם 'מעגל משולב' (Integrated Circuit). באב-הטיפוס שפיתח ג'ק קילבי היו רק כמה טרנזיסטורים בודדים, אבל שיטות הייצור התפתחו בקצב כה מסחרר עד שהביאו את גורדון מור מאינטל – כזכור, אחד משמיניית הבוגדים – לנבא שמספר הטרנזיסטורים במעגל משולב יכפיל את עצמו בכל שנה וחצי. "חוק מור" מוכיח את עצמו כבר עשרות שנים ובמעגלים המשולבים של ימינו – כמו מעבדים וזכרונות מחשב – קיימים מיליארדי טרנזיסטורים על פיסת סיליקון אחת, ומורכבות המעגלים האלקטרוניים גדלה בהתאם.

פיתוחו של המעגל המשולב היווה מכת מוות למאמציו של וויליאם שוקלי: העולם כבר לא היה צריך טרנזיסטור מסוג חדש, אלא כמויות גדלות והולכות של אותו הטרנזיסטור. חברת 'שוקלי טרנזיסטור' התפרקה כעבור שנים ספורות בלבד, לפני שהספיקה להוציא ולו מוצר מסחרי אחד.

שוקלי והאאוגניקה

וויליאם שוקלי המשיך להיות דמות פרובוקטיבית גם בימים שלאחר 'שוקלי טרנזיסטור קומפני'. הוא החל לתמוך ברעיון ה'אאגוניקה': השבחת המין האנושי על ידי דילול מכוון של אנשים בעלי תכונות לא רצויות. שוקלי היה מודאג שמא אנשים בעלי אינטליגנציה נמוכה מתרבים בקצב מהיר מדי, ולכן בטווח הארוך יגרמו לירידה במנת המשכל הממוצעת של האוכלוסיה כולה. הוא הציע לשלם לאנשים בעלי אינטליגנציה נמוכה כדי שיסכימו שלא לעשות ילדים.

האאוגניקה עוררה את סקרנותם של מדענים רבים בתחילת המאה העשרים, אבל הזוועות שחוללו הנאצים בשם האאוגניקה הפכו את העיסוק ברעיון למוקצה לחלוטין. שוקלי לא נתן לקונוטציות השליליות של האאוגניקה להרתיע אותו, או שאולי כלל לא הבין עד כמה העיסוק בנושא מזיק לתדמית הציבורית שלו. הוא לא ראה בעצמו גזען: מבחינתו, זה לא משנה אם האדם הטיפש היה לבן, שחור, יהודי או נוצרי. הוא היה מדען שביקש להיטיב את מצב האנושות.

כל שאר האנשים שסביבו, לעומת זאת, לא ממש הסכימו איתו. שוקלי אמנם זכה לפרסים ולאותות הוקרה רבים מספור, אבל רבים ראו בו מעין 'מדען מטורף' שכדאי לשמור ממנו מרחק. כשהלך לעולמו בשנת 1989, וויליאם שוקלי היה אדם בודד למדי. יש מי שקראו לו "משה של עמק הסיליקון", שכן המצאותיו, תגליותיו והחברה שהקים הם אלו שהביאו להקמתו של המרכז הטכנולוגי השוקק בסאן-חוזה שבקליפורניה – אבל שוקלי עצמו מעולם לא הצליח להשתלב בתעשייה המסחרית שצמחה בזכותו, ונותר תמיד 'אאוטסיידר'.

הטכנולוגיה המודרנית מבוססת על הטרנזיסטור, אבל אפשר בהחלט לטעון שטרנזיסטור בודד – משוכלל וחשוב ככל שיהיה – הוא חסר תועלת. עצמתם של הטרנזיסטורים באה לידי ביטוי כשהם עובדים יחד, בתוך מעגל משולב המכיל המונים מהם. באותו האופן, אנחנו יכולים לשאול את עצמנו לזכותו של מי ניתן לזקוף את המצאת הטרנזיסטור: האם לזכותו של וויליאם שוקלי, המדען ואיש החזון שהיתווה את הדרך אליו, או לזכותם של ג'ון ברדין, וולטר ברטיין, ג'ק קילבי ועוד אינספור החוקרים והמהנדסים שהצליחו להפוך את החזון למציאות. המצאת הטרנזיסטור היא סיפור מרתק, בעיקר כיוון שהיא מלמדת אותנו שיעור מעניין אודות הטבע האנושי, לא פחות מאשר אודות טבעם של המוליכים-למחצה.

---

יצירות אשר הושמעו במסגרת הפרק:

The Loss- Jptraven
Shurpi- She Be Expecting
Transistor Blues- Ran Levi
CAM07A2K12- Ainsite3
Primavera-Oscura-Bluszcz
HighWay- נמרוד טלמון, elektronaj@gmail.com
Nocturn-Inferi- Sagoth

חוקי הפטנטים מלווים את המהפיכה הטכנולוגית מזה מאות שנים, ומסייעים לקידמה ולשגשוג. אך בשנים האחרונות הפכו הפטנטים לכלי נשק בידיהן של חברות ענק ועורכי דין ממולחים…האם הפטנטים יבלמו את הקידמה במקום לסייע לה?

תודה רבה לדינה בר מנחם על העריכה, לארי פרנק על הייעוץ המקצועי ולנמרוד טלמון שאת השיר 'Mud' שמעתם בפרק. תוכלו ליצור עם נמרוד קשר באמצעות המייל: elektronaj@gmail.com.

---

טרולים, כרישים וציפורים עצבניות: על פטנטים בעידן טכנולוגיית המידע

כתב: רן לוי

כשהוציאה גוגל את 'אנדרואיד', מערכת ההפעלה לטלפונים 'חכמים', רתח סטיב ג'ובס מזעם. הסופר וולטר אייזיקסון תיאר את תגובתו של המנכ"ל המיתולוגי של אפל להצלחת הטלפונים מבוססי-אנדרואיד, אשר נגסו חל קים גדולים מנתח השוק של האייפון:

"…גוגל, אתם העתקתם את האייפון בלי בושה… .אני אלחם בכם עד נשימתי האחרונה, ואני אבזבז כל פני מ-40 מיליארד הדולר שיש לאפל בבנק כדי לתקן את העוול הזה. אני הולך להרוס את אנדרואיד, בגלל שזו סחורה גנובה."

סטיב ג'ובס היה ידוע כאדם נחוש שאינו מוותר בקלות. אם הכריז שהוא מתכוון 'להרוס את אנדרואיד', סביר להניח שהתכוון למה שאמר. מצד שני, ברור שאפל אינה יכולה להגיע באופן פיזי לכל טלפון חכם שכזה ולשבור אותו עם פטיש. היא גם אינה יכולה לגייס צבא פרטי ולהסתער על ה'גוגלפקס', משרדיה הראשיים של גוגל בקליפורניה. לאפל יש מעריצים רבים ומסורים, אבל בואו נודה על האמת – משתמשי אפל הם פחות סיירת מטכ"ל ויותר ציפורים עצבניות.

כלי הנשק במלחמתה של אפל נגד אנדרואיד הם הפטנטים. בשנים האחרונות הגישה אפל סדרת תביעות, בכמה מדינות, בגין הפרות פטנטים כנגד כמה וכמה יצרניות של טלפונים 'חכמים' כגון סמסונג, HTC ומוטורולה. אפל טוענת כי מוצריהן של חברות אלה הם העתקים בוטים של האייפון שלה, ודורשת מהן לא רק פיצויים בגובה מיליאר די דולרים – אלא גם הפסקה מוחלטת של שיווק המכשירים: דרישה שפירושה פשיטת רגל כמעט ודאית. סמסונג ו-HTC משיבות מלחמה שערה ותובעות את אפל על הפרת פטנטים שלהם, בסכומים דומים.

מפתה לפטור את האסטרטגיה של אפל כהמשך ישיר לאישיותו של סטיב ג'ובס, שהיה גאון מבריק בענייני טכנולוגיה ועיצוב, אבל אי אפשר לומר עליו שהיה אדם נחמד. אך אם נרים את מבטנו ממשרדיה של אפל ונסקור את תעשיית ההיי-טק כולה, נגלה שמדובר למעשה במלחמת עולם. כמעט ואין אף חברת טכנולוגיה גדולה אחת שאינה נמצאת בעיצומה של מלחמת פטנטים נגד חברה אחרת – ובמקרים רבים כנגד מספר חברות באותו הזמן. מוטורולה נגד RIM, יצרנית הבלקברי. פייסבוק נגד יאהו, קודאק נגד אפל, אורקל נגד גוגל, נוקיה נגד אפל, מוטורולה נגד מיקרוסופט – והרשימה עוד ארוכה. כולם תובעים את כולם!

כיוון שהפסד בתביעה שכזו פירושו הפסד כספי של מאות מיליונים עד מיליארדי דולרים, כל החברות מצטיידות בכלי נשק – דהיינו, פטנטים. למשל, מיקרוסופט, אריקסון וסוני רכשו לאחרונה 6000 פטנטים שהיו שייכים לחברת 'נורטל' הקנדית תמורת 4.5 מיליארד דולר. מיקרוסופט רכשה 800 פטנטים מחברת AOL תמורת יותר ממיליארד דולר. גוגל הגדילה לעשות וקנתה את מוטורולה-מוביליטי, לשעבר חטיבת הטלפונים הניידים של מוטורולה, תמורת 12.5 מיליארדי דולרים. מוטורולה-מוביליטי מחזיקה ב-17,000 פטנטים, וכולם יעברו לרשות גוגל.

תביעות על הפרת פטנט אינן דבר חדש, כמובן – אך אף על פי כן, מלחמות פטנטים גלובליות ורחבות היקף שבהן כולם תובעים את כולם ואלפי פטנטים מחליפים ידיים תמורת מיליארדי דולרים, הן תופעה ייחודית וחסרת תקדים בהיסטוריה. מה השתנה בעולם הטכנולוגיה ובעולם המשפט שהפך את הפטנט מאמצעי שנועד להגן על אינטרסים של ממציא מוכשר, לכלי נשק התקפי בידי עורכי דין? האם הפטנט הפך מכלי שמעודד חדשנות, לכזה שחונק אותה ומאיים לעצור בחריקה את גלגלי הקדמה הטכנולוגית?

פטנטים בונציה

במאה החמש-עשרה הייתה ונציה עי ר-מדינה רב תרבותית ליברלית אשר משכה אליה סוחרים ואנשי מקצוע מכל רחבי אירופה. במיוחד נודעה ונציה בתעשיית הזכוכית המפותחת שלה, וראשי העיר חיפשו דרכים לעודד את יצרני כלי הזכוכית לפתח טכניקות חדשות ומתקדמות מחד, אבל גם לדרבן אותם לחלוק את הטכניקות עם שאר היצרנים ובכך להועיל לכלכלת העיר כולה. זו בעיה לא פשוטה, שהרי האינטרס המובהק של מי שהמציא טכניקה חדשה וטובה לייצור זכוכית הוא לשמור על המצאתו בסוד: כל עוד הוא היחיד שמסוגל לייצר את הזכוכית האכותית, הוא יכול לדרוש מחיר גבוה תמורת מוצריו. ברגע שכולם יידעו לעשות זאת, התחרות תכריח אותו להוריד מחירים ורווחיו יקוצצו.
הפתרון של הוונציאנים היה, כפי שאולי ניחשתם, הפטנט. מקורה של המילה 'פטנט' הוא במילה הלטינית Patere, שמשמעותה 'לפתוח לרווחה': כל ממציא שהיה מוכן לחשוף את המצאתו ברבים ולחלוק את פרטיה המלאים עם הציבור הרחב, זכה לבלעדיות מוחלטת על הזכות לעשות בה שימוש למשך מספר שנים מוגדר מראש. הסידור הזה התאים מאד ליצרני הזכוכית: במקום להתאמץ ולהסתיר את שיטות הייצור שלהם מאחורי דלתות נעולות ומפעלים סגורים כשסכנת הריגול התעשייתי מרחפת מעל ראשם ללא הרף – הם זכו במונופול מוחלט על המצאתם, מונופול שהיה מגובה על ידי רשויות החוק. בתום תקופת הבלעדיות היו כל היצרנים רשאים לעשות שימוש בטכנולוגיה המתקדמת, והידע החדש קידם את תעשיית הזכוכית כולה ובעקיפין גם את כלכלתה של ונציה.

הרעיון העקרוני של בעלות אקסקלוסיבית על המצאה או מוצר לא היה חדש בימי ונציה, במאה החמש עשרה. בלעדיות שכזו הוענקה סביב שש מאות לפנה"ס לטבחים שיצרו מנות קולינריות אכותיות במיוחד. ייחודו של הפטנט הוונציאני היה בכך שגילם בתוכו עיקרון בסיסי של פטנטים מודרניים: חשיפה של פרטי ההמצאה, בתמורה לבלעדיות לזמן מוגבל – עשרים שנה, בדרך כלל.  יתרונו הגדול של הפטנט הוא בכך שכולם מרוויחים ממנו: הממציא נהנה מהבלעדיות, והחברה כולה מרוויחה מהחשיפה וההתקדמות הטכנולוגית שבאה בעקבותיה. יחד עם זאת, כמעט מרגע שנהגה רעיון הפטנט היה מי שניסה לנצל אותו באופן ציני ומנוגד למטרה ששמה נוצר.

הפטנט הראשון שניתן בבריטניה הוענק לאדם בשם ג'ון מאוטינם, בשנת 1449. ג'ון היה מומחה לייצור זכוכית והוא היגר אל לונדון מאזור בלגיה של ימינו. המלך הנרי השביעי החליט להעניק לו בלעדיות על הטכניקה שהביא עמו מארץ מולדתו כדי לפתות את ג'ון להישאר בבריטניה ולקדם את תעשיית הזכוכית המקומית.

בתוך כמה עשרות שנים בלבד, עם זאת, החל בית המלוכה להשתמש בפטנטים כמקור הכנסה לכל דבר. כל מי שהיה מוכן לשלם מספיק כסף, קיבל פטנט – ולא משנה אם ההמצאה שלו הייתה מקורית או בנאלית לחלוטין. הקריטריונים היחידים לקבלת פטנט היו מידת קרבת הממציא לחצר המלוכה, וכמה דחוק היה מצבו הפיננסי של המלך: כך, למשל, הצליח סוחר אלמוני לרשום פטנט על… מלח. הפטנט איבד כל משמעות ככלי בשירות הציבורי. בתחילת המאה ה-17 נקעה נפשו של הציבור משחיתות זו, והמלך נאלץ להחיל רפורמה מקיפה שבמסגרתה בוטלו כמעט כל הפטנטים הקודמים ונקבעו קריטריונים ברורים לקבלת פטנטים חדשים. הכללים שנוסחו במסגרת רפורמה זו היוו את הבסיס לחוקי הפטנטים במרבית מדינות המערב בימינו.

קריטריונים לפטנט

חוקי הפטנטים משתנים ממדינה למדינה, אבל הקריטריון לקבלת פטנט דומה מאד בכולן. כדי להירשם כפטנט על ההמצאה להיות חדשה, אינה ברורה מאליה לאדם בעל ידע סביר בתחום, ושניתן יהיה לעשות בה שימוש בתעשייה.

שני הקריטריונים הראשונים די ברורים מאליהם. גם אם המצאתי מחדש את הגלגל באופן עצמאי, לא אוכל לקבל עליו בלעדיות כיוון שהוא נמצא בשימוש עוד קודם. באותו האופן, אם בכל גלגלי האופניים בעולם יש לכל היותר עשרה חישורים, ואני פיתחתי גלגל אופניים ובו אחד עשר חישורים- לא אוכל לרשום פטנט על הפיתוח, מכיוון שתוספת זו תהיה ברורה מאליה לכל יצרן אופניים, ואינה דורשת יצירתיות מיוחדת.
הקריטריון השלישי הוא מעט פחות ברור מאליו: על ההמצאה להיות שימושית בתעשייה, או במילים אחרות – ניתנת למימוש בפועל. התנאי הזה נמצא בלב מושג הפטנט המודרני, והוא קיים כדי להבטיח שפטנטים אכן ישרתו את מטרתם: לקדם את כלכלתה של המדינה. למדינה כדאי לאכוף את הבלעדיות של ממציא על פיתוח מסוים רק אם חשיפת ההמצאה תקדם בעתיד את התעשיה המקומית. המצאה שלא ניתן ליישמה באופן מעשי, גם אם היא מבוססת על רעיון מבריק, היא חסרת ערך מבחינה מעשית ולמדינה אין שום אינטרס להגן עליה.

שלושת הקריטריונים הללו- חדשנות, יצירתיות ושימושיות- שימשו אותנו נאמנה וסייעו לקידום הטכנולוגיה והתעשייה במשך קרוב לארבע מאות שנה. אך במאה העשרים החלה הטכנולוגיה משנה את אופייה: מהמצאות ופיתוחים מכניים באופיין, כמו מנועי קיטור ופסי ייצור, החדשנות עברה לכימיה, הביולוגיה והרפואה. הקריטריונים המוכרים לפנטנטים עדיין היו שרירים ותקפים, אבל כעת התלוו אליהן כמה בעיות ודילמות לא פשוטות.

הנה, למשל, דילמה בסיסית מתחום הביולוגיה.
נניח, לשם הדוגמה, שמחר בבוקר מתגלה הורמון חדש אשר יש לו חשיבות קריטית לבריאותנו. אותו הורמון היה קיים, כמובן, גם לפני שנתגלה בפועל על ידי המדענים – כך שהוא מפר את הקריטריון הראשון והבסיסי ביותר לרישום פטנט: הוא אינו 'חדש'. מצד אחר, אף אחד אינו יודע עדיין כיצד ניתן לייצר אותו באופן מלאכותי במעבדה, ולכן החוקר הראשון שיגלה את הדרך לעשות כן רשאי לטעון בצדק שהמציא תהליך ייצור חדש, שאינו ברור מאליו ושיש לו יישומים מועילים בתעשייה. האם ניתן לרשום פטנט על תהליך ייצור ההורמון המלאכותי, או לא? במילים אחרות, האם ניתן לרשום פטנט על תרכובת כימית אשר מקורה בייצור חי?

בענפים אחרים של המדע, הדילמה הזו פשוטה בהרבה. בפיזיקה, למשל, ידוע לכל שלא ניתן לרשום פטנט על תאוריה חדשה: ההנחה הבסיסית היא שמדובר ב'גילוי' ולא ב'המצאה'. באותו האופן, לא ניתן לרשום פטנט על נוסחה חדשה או על הוכחה מבריקה במתמטיקה. בביולוגיה, עם זאת, קיימים גוונים רבים יותר של אפור.

הנה דוגמא נוספת. אננדה צ'קרברטי (Chakrabarty) היה גנטיקאי שפיתח בשנות השבעים בקטריה המסוגלת לפרק נפט גולמי, למשל לצורכי ניקוי זיהומי נפט בים. בשנת 1979 הגיש צ'קרברטי בקשה לפטנט על המצאתו, אך נדחה על ידי פקידי משרד הפטנטים האמריקני בטענה שלא ניתן לרשום פטנט על בעל חיים.
זו טענה מובנת למדי: הרי לא הגיוני לרשום פטנט על חתול, ולא משנה כמה טוב הוא יודע לנגן על פסנתר וכמה מיליוני צפיות יש לו ביו-טיוב. אננדה, עם זאת, הגיש ערעור לוועדת חריגים ממשלתית וטען שלא מדובר בבעל חיים רגיל, כי אם בייצור חדש ומלאכותי, שמעולם לא היה קיים קודם לכן בטבע. הועדה קיבלה את הערעור, ואישרה את הפטנט.
משרד הפטנטים לא ויתר, ובשנת 1980 הגיש ערעור לבית המשפט העליון בבקשה לבטל בכל זאת את הפטנט. בית המשפט התלבט קשות, ולבסוף פסק ברוב דחוק של חמישה שופטים נגד ארבעה לטובתו של צ'קרברטי. פסק הדין קבע שכל המצאה חדשה – ובכלל זה גם תרכובת כימית אורגנית – יכולה להיות פטנט, בתנאי שהיא מיוצרת באופן מלאכותי. מבחינה זו, זה לא משנה אם מדובר בבעל חיים או במולקולה של דנ"א: אם זה מלאכותי, זה פטנט. פסק דין זה נחשב לפורץ דרך, וסלל את הדרך למבול של פטנטים חדשים בתחום הביוטכנולוגיה. למשל, אוניברסיטת הארוורד האמריקנית רשמה פטנט על ה-'אונקומאוס': עכבר מהונדס גנטית שמשמש לחקר מחלת הסרטן.

אף על פי כן, הביוטכנולוגיה ממשיכה לספק למשפטנים ולמחוקקים דילמות אתיות ומוסריות. למשל, מקובל על מרבית מדינות העולם שלא ניתן לרשום פטנט על בן אדם שלם, גם אם יצליח מישהו ליצור אחד כזה בתנאי מעבדה ביום מן הימים. גם רישום פטנטים על תאי-גזע עובריים, למשל, נתקל בקשיים רבים כיוון שהוא סותר, לכאורה, את רעיון 'קדושת החיים' המקובל במרבית המדינות המפותחות.

דוגמה טובה לבעייתיות האתית והמוסרית הזו ניתן למצוא במקרה של ג'ון מור (Moore). מור האמריקני חלה בלוקמיה בשנת 1976, ואושפז בבית החולים האוניברסיטאי UCLA שבלוס-אנג'לס. הרופא שטיפל בו, דוק' דוויד גולד, המליץ לו לעבור ניתוח לכריתת הטחול כדי למנוע את ההתפשטות הסרטן, ומור הסכים. לפני הניתוח החתים הרופא את מור על הצהרה משפטית סטנדרטית למדי ובה אישר החולה לבית החולים להשמיד את כל הרקמות, דגימות הדם ושאר החומר האורגני שיוצא מגופו במסגרת הטיפול. הניתוח הצליח, ובין השנים 1976 ו-1983 המשיך מור לבקר בבית החולים באופן קבוע, ודוק' גולד המשיך לקחת ממנו דגימות דם. באחד מהביקורים הקבועים הגיש דוק' גולד לג'ון מור הצהרה משפטית חדשה לחתום עליה. נוסח ההצהרה היה שונה מזה של ההצהרה הקודמת: מור נתבקש לאשר שהוא מעניק לבית החולים את כל הזכויות על מוצרים מסחריים שפותחו כתוצאה מהמחקר על דגימות הדם שלו.

הנוסח החדש עורר את חשדו של ג'ון מור. הוא סירב לחתום והראה את המסמך לעורך דינו. בירור של עורך הדין העלה עובדה מפתיעה ביותר: הסתבר שהדוק' דיוויד גולד הצליח להפוך את התאים הסרטניים שהפיק מגופו של מור, למה שמכונה Cell Line, 'שורת תאים' בעברית: תאים שניתן לגדל אותם בתרבית בתנאי מעבדה. שורת תאים שכזו היא כלי חשוב במחקר רפואי., לא רק שגולד הוציא עליה פטנט אלא שהוא אף חתם על עסקות עם חברות מסחריות בהיקף של מאות אלפי דולרים.
ג'ון מור תבע את דוק' גולד ודרש נתח מהרווחים, בטענה שהתאים המדוברים הם למעשה תאי גופו שלו ושייכים לו – ולכן אסור היה לדוק' גולד לרשום עליהם פטנט. המקרה נידון בבית המשפט בשנת 1986, ותביעתו של מור נדחתה. השופטים קבעו שלמרות שהם מבינים את זעמו של מור על כך שדוק' גולד ניהל מחקר על רקמותיו ללא ידיעתו, והם אפילו מאשרים לו לתבוע את דוק' גולד על טיפול רפואי לקוי אם ירצה בכך, עצם העובדה שמור חתם על הצהרה המתירה לבית החולים להשמיד את הרקמות האלה מעידה על כך שהוא היה מוכן לוותר על הבעלות עליהן. הזכויות על הפטנט נותרו, אם כן, בידיו של דוק' גולד – אם כי ברור שהעננה האתית מעל מעשיו עדיין לא התפוגגה כליל.

שטח אפור נוסף הוא זה של פטנטים הקשורים בהליכים רפואיים. הכוונה כאן אינה לתרופות או לציוד רפואי, שעליהן מותר ומקובל לרשום פטנט, כי אם לפעולות פיזיות. למשל, נניח שמחר בבוקר אמציא את "תמרון לוי": גרסה חדשה ויעילה יותר ל'תמרון היימליך", טכניקת עזרה ראשונה של לחיצת הבטן והסרעפת כדי להציל אדם שנחנק כתוצאה מגוף זר בקנה הנשימה. האם מותר לי לרשום פטנט על "תמרון לוי"? נזכיר שפטנט הוא זכות לבלעדיות על ההמצאה, כך שבפעם הבאה שחמותכם הפולנייה משתנקת בזמן הסעודה המשפחתית – יש לכם תירוץ מצוין לכך שלא רצתם לסייע לה…

הדוגמא הנ"ל מעט אבסורדית, כמובן: חמות פולניות לא מתות כל כך מהר… ובכל זאת, שאלה דומה נידונה בבית משפט בארצות הברית בשנת 2011.

חברת פרומתיאוס לאבס (Prometheus Labs) פיתחה שיטה לזיהוי מינון נכון של תרופה כלשהי בהתאם לריכוז של כימיקל מסוים בדם, ורשמה עליה פטנט. חוקרים של מכון המחקר מאיו (Mayo Clinic) פיתחו שיטה דומה מאד לאותה הבדיקה- ופרומתיאוס תבעה את המכון על הפרת פטנט. תביעה זו משכה אליה תשומת לב ציבורית רבה בארצות הברית, כיוון שבדיקת דם היא הליך רפואי מקובל מאד. אם ניתן יהיה לרשום פטנט על הפעולה הפיזית של מדידת ריכוז כימיקל כלשהו בדם, לא תהיה מניעה לרשום פטנטים גם על הליכים רפואיים אחרים כמו בדיקה של דגימה תחת מיקרוסקופ או חיתוך רקמה בזווית מסוימת בזמן ניתוח. מכאן ועד פטנט על 'תמרון לוי' הדרך קצרה מאוד…

למרבה המזל, בית המשפט האמריקני דחה את תביעתה של פרומתיאוס וביטל את הפטנט על השיטה שהמציאה: השופטים הגדירו את הקשר שבין ריכוז הכימיקל בדם ומינון התרופה כ'חוק טבע', שעליו לא ניתן לרשום פטנט.

על אף החלטה זו, החוק האמריקני הקיים בימינו יוצר מצב אבסורדי: מותר לרשום פטנט על הליך רפואי, אבל החוק אינו מאפשר לתבוע רופא או איש צוות רפואי אחר על הפרה של פטנט כזה. דהיינו, אם רשמתי פטנט על 'תמרון לוי' וחובש של מד"א השתמש בו כדי להציל חיים של אדם כלשהו – החובש מפר את הפטנט שלי, אבל הוא מוגן מפני תביעה. אם, לעומת זאת, מישהו שאינו איש צוות רפואי מבצע אותו התמרון… ובכן, ניפגש בבית המשפט.

פטנטים בתוכנה

אם חשבתם שהקדמה הרפואית והביולוגית מציבה אתגר בפני חוקי הפטנטים בני מאות השנים, אזי דעו לכם שהמצב א פילו חמור יותר כשזה מגיע לעולם ההייטק וטכנולוגיית המידע. הנה דוגמה לאתגר שכזה.

בשנת 1999 הופצה באינטרנט תוכנה בשם DeCSS אשר נועדה לאפשר העתקה של סרטים מתקליטורי DVD. התוכן על התקליטורים מוצפן, ו-DeCSS אפשרה לכל אחד לפצח את ההצפנה ולהעתיק סרטים מה-DVD אל הכונן האישי שלו במחשב. אולפני הסרטים הגישו תביעה כנגד בעלי אתרים שהציבו קישורים להורדת התכנה מאתריהם, ובית המשפט הוציא צו מניעה האוסר על הפצת התכנה עד גמר ההליכים.
האיסור על הפצת התכנה עורר את זעמם של פעילים למען חופש המידע באינטרנט, אשר ראו בהחלטת בית המשפט פגיעה בחופש הדיבור שלהם. תכנה, לדעתם של פעילים אלה, אינה רק מוצר מסחרי, אלא גם רעיון – ואיסור על הפצת רעיונות הוא איסור דרקוני וחסר תועלת. כדי להוכיח שתכנה היא יותר רעיון מאשר מוצר, הם המירו את קוד התכנה המקורי שנכתב בשפת C, שפה תוכנה מקובלת, לצורות אחרות ושונות בתכלית. למשל, מישהו כתב את קוד התכנה בסגנון ה'הייקו', פואמה יפנית בחרוזים. הנה תרגום של קטע קצר מהפואמה:

"אלמנטים במערך
מתחילים באפס ונספרים למעלה
אל תשכח!

שלמים הם באורך ארבע
בתים, או שלושים ושניים סיביות
שזה אותו הדבר."

למרות שפורמט ההייקו שונה לחלוטין משפת C, אדם בעל ידע מתאים בתכנה לא יתקשה להמיר את הפואמה בחזרה לקוד שמחשב מסוגל להבין. באותו האופן, היו מי שהמירו את הקוד המקורי לשיר רוקנרול…לספר אודיו…גם למעגל חשמלי של נגדים וקבלים, הדפס על חולצת טי-שירט, רצף של בסיסים במולקולת DNA, בר-קוד כמו זה שעל מוצרים בסופר, ואפילו נוסחה מתמטית טהורה. כל אלה מדגימים באופן מרהיב את העובדה שהחלק המהותי בתכנה אינו המילים והסימנים שמייצגים אותה, כי אם הרעיון (או בעגה המקצועית, האלגוריתם) שהיא מכילה.

עובדה זו היא בעלת חשיבות בעולם הפטנטים, כיוון שעל פיתוחים טכנולוגיים ניתן לרשום פטנט, אבל על רעיונות מופשטים כגון אלגוריתמים לא ניתן. מרבית המדינות בעולם אינן מאפשרות לרשום פטנט על קוד תכנה, אבל ניתן לעקוף איסור זה על ידי רישום פטנט על 'מערכת מחשב' המממשת את התכנה הזו בפועל- למשל, מעבד שמריץ את התכנה רצה. כתוצאה מכך, נוצר מצב מסובך ועדין מאוד שבו לא ברור אם הפטנט מגן על החומרה של מערכת המחשב, או התכנה עצמה. בתי משפט פסלו פטנטים מסוימים של תכנה אבל אישרו את תקפותם של פטנטים אחרים כמעט זהים להם, כך שכיום קיים בלבול גדול בתחום זה ורבים קוראים לבטל לחלוטין את הזכות לרישום פטנט על קוד תכנה.

עיצוב מוצר וממשק משתמש הם שני תחומים נוספים שבהם חוקי הפטנט הישנים והבדוקים מאבדים את יעילותם.

פתחתי את הפרק בתיאור התביעות שהגישה חברת אפל נגד סמסונג ו-HTC, יצרניות מכשירי אנדרואיד. בחינה מעמיקה יותר של כתב התביעה נגד סמסונג מלמדת אותנו עד כמה רעועה הקרקע שעליה ניצבים חוקי הפטנטים בימינו. לאפל יש פטנט על העיצוב העקרוני של מכשירי אייפון: מוצר ריבועי בעל פינות מעוגלות ושוליים שחורים. הטלפונים החכמים של סמסונג – כמו מרבית המכשירים הניידים המתוחכמים של השנים האחרונות – הם מוצרים ריבועיים בעלי פינות מעוגלות ושוליים שחורים, ועל כן מאשימה אפל את סמסונג שהיא מנסה לבלבל את הצרכנים ולגרום להם להאמין שהם קונים אייפון, בזמן שהם למעשה קונים מכשיר מדגם 'גלאקסי', למשל.

על פני השטח, זו טענה מגוחכת.

אם חושבים על העניין עוד קצת, ושוקלים אותו ברצינות… זו עדיין טענה מגוחכת. אינני מכיר אף אחד שיצא מחנות כשהוא אוחז בסמרטפון מתוצרת סמסונג ומשוכנע שרכש אייפון. גם סמסונג טוענת שמדובר בתביעה מגוחכת, ושלא הגיוני שאפל תקבל בעלות על ריבועים שחורים בעולמנו.

אף על פי כן, לאפל יש פטנט רשום על העיצוב שלה, ולכן על פי חוק יש לה את הזכות הבלעדיות לעשות בו שימוש. משפטים בארצות הברית מתנהלים מול חבר מושבעים אשר מורכב מאנשים פשוטים שאינם מומחים בתחום שבו הם נדרשים להחליט, ועל כן סמסונג אינה יכולה להרשות לעצמה להניח שתנצח במשפט בוודאות. מחיר התבוסה – איסור על שיווק הטלפונים החכמים – גבוה כל כך, עד שהברירה היחידה של סמסונג היא לתבוע בחזרה את אפל על הפרת פטנטים משלה. סמסונג היא חברה ותיקה שעוסקת בפיתוח מוצרים מתקדמים במשך עשרות שנים, ובבעלותה אלפי פטנטים – כמו, למשל, פטנט על צילום תמונה במכשיר נייד ושליחתה דרך הרשת הסלולרית, או השמעה של קובץ mp3 בטלפון הנייד תוך כדי ביצוע פעולות אחרות במכשיר, כמו גלישה באינטרנט. גם כאן מדובר בפטנטים רחבים במידה אבסורדית ובלתי הגיונית, כמובן.

כעת אנו יכולים להבין טוב יותר את הבסיס למלחמות הפטנטים העכשוויות בין חברות הטכנולוגיה הגדולות, ומדוע חברות כמו גוגל ומיקרוסופט מבזבזות הון עתק על רכישת עשרות אלפי פטנטים. חוקי הפטנטים הקיימים יוצרים מצב מעוות שבו חברה אינה יכולה להניח בוודאות שהיא אינה מפירה פטנט של חברה אחרת, גם אם תשתדל מאוד שלא לעשות כן. הפיתרון היחיד למצב זה הוא ליצור אלמנט של הרתעה שאינו שונה בהרבה ממירוץ החימוש בין ברית המועצות וארצות הברית בימי המלחמה הקרה. מספיק מנהל אגרסיבי אחד שמשוכנע שהוא יכול להשיג יתרון תחרותי על פני חברה יריבה באמצעות הגשת תביעה על הפרת פטנט, כדי לפתוח ב'מלחמת עולם' של תביעות ותביעות נגדיות.

טרולי פטנטים

במיתולוגיה הסקנדינבית, 'טרול' הוא יצור מרושע ותוקפני. אחת מהטקטיקות הנפוצות של טרולים בסיפורים העתיקים היא להתחבא מתחת לגשר ולהמתין לעוברי-אורח. ברגע שהתקרבו הנוסעים אל הגשר, הטרול היה מזנק ממקום מחבואו, שולף נבוט אבן ענק וסוחט דמי מעבר על הגשר 'שלו', כביכול.
הטרולים המיתולוגיים שייכים להיסטוריה, אבל החליפו אותם טרולים מודרניים ומתוחכמים בהרבה. למשל, בשנת 2011 קיבלו מספר מפתחי אפליקציות לאייפון מכתב מחברה אלמונית למדי בשם Lodsys. במכתב טענו עורכי דינה של Lodsys כי המפתחים מפרים פטנט השייך לחברה ועל כן עליהם לשלם לה אחוזים מרווחיהם, או שתוגש כנגדם תביעה בבית משפט. ומהו הפטנט המופר? הכפתור Buy Now המוכר, המאפשר למשתמש לרכוש את האפליקציה בנוחות ובמהירות. Lodsys טוענת כי ברשותה פטנט על עצם השימוש בכפתור שכזה במסגרת אפליקציה.

מובן מאליו שהמפתחים המאוימים טענו שמדובר בלא יותר מניסיון סחיטה: הרי ברור לכולם שכפתור 'קנה עכשיו' הוא מאפיין כה ברור מאליו של אפליקציית אייפון, עד שאף אחד לא חושב פעמיים לפני שהוא עושה בו שימוש. ובכל זאת, פטנט הוא פטנט: התביעות עדיין עומדות בעינן ויתבררו בבית משפט.

Lodsys היא דוגמה טיפוסית לחברה המכונה "ישות לא יצרנית" (Non Parcticing Entity), או בשם הלא-רשמי 'טרול פטנטים'. על פי חוק, פטנטים ניתנים למכירה והעברה, כמו כל סחורה אחרת: הטרולים רוכשים פטנטים מממציאים פרטיים או מחברות טכנולוגיה שפשטו את הרגל, ממתינים עד לרגע שבו הטכנולוגיה הרלוונטית הבשילה מספיק כדי להפוך לעסק מכניס ורווחי – ואז מפתיעים את קרבנותיהם בדרישה לתשלום תמלוגים ואיום בהגשת תביעה.
מספר החברות שעוסקות בפעילות שכזו גדל מאוד בשנים האחרונות, וב-2011 בלבד הוגשו תביעות כנגד למעלה מ-6000 חברות טכנולוגיה. רוב התביעות האלה הן על הפרות 'לכאורה' של פטנטים שנראים לרובנו טריוויאלים לחלוטין. למשל, חברה בשם EveryMD תבעה את פייסבוק בטענה שהרעיון של 'דף בית' (Home Page) ותגובות לסטטוסים – שייך לה. חברה בשם 'פולאריס' תובעת את אמזון ויאהו בגלל שהן משתמשות בשירות של דואר אלקטרוני אוטומטי, שהפטנט עליו שייך לה. חברה נוספת, Data Carries, הגישה ב-2012 תביעה נגד אפל, נוקיה ו-Linkedin על השימוש בפונקציית 'השלמה אוטומטית של מילים' בשדה חיפוש.

תביעות שכאלה נראות קנטרניות וחסרות סיכוי: האם יכול להיות שמישהו באמת מאמין שיש לו בלעדיות על תגובות באתרים, או על שליחת דואר אלקטרוני? אך המציאות מוכיחה שאסטרטגיית הסחיטה פועלת היטב ומכניסה לטרולים כסף רב. הסטטיסטיקה המקובלת גורסת כי עלויות משפט בתחום הפטנטים הן מיליון עד שניים וחצי מיליון דולר, בממוצע! ואלו רק העלויות הישירות של שכר עורכי הדין, אגרות וכולי. חברות גדולות ועשירות יכולות להרשות לעצמן ללכת למשפט, אבל סטארט-אפים זעירים וחברות בתחילת דרכן אינן מחזיקות במשאבים שכאלה. תשעים וחמישה אחוזים מתביעות הטרולים מסתיימות בהסדר מחוץ לבית המשפט: החברה הנתבעת מעדיפה לשלם כמה מאות אלפי דולרים, ולסגור את העניין.

אם האסטרטגיה הטפילית הזו מרתיחה אתכם ומעוררת בכם בחילה קלה, אתם לא לבד. קשה למצוא אנשים שיסנגרו על הטרולים ושיטותיהם, והשנאה כלפיהם כמעט אוניברסלית. אבל כשהכסף מדבר, כנראה שהמוסר עובר לכיסא האחורי: על פי מחקר מ-2011, הטרולים עלו לחברות הטכנולוגיה האמריקניות כ-29 מיליארד דולר בשנה זו בלבד. הרווחים האסטרונומיים הם גם הסיבה לכך שלא מעט ארגונים כלכליים ובתי השקעות תומכים בטרולים ומשקיעים בהם, ועל ידי כך מאפשרים להם לתקוף גם חברות טכנולוגיה עשירות ועתירות אמצעים. למשל, חברת Intellectual Ventures, טרול פטנטים מוכר מאד בארצות הברית, גייסה לא מכבר חמישה מיליארד דולרים ממשקיעים שונים כדי לרכוש פטנטים חדשים. בין מהמשקיעים, דרך אגב, אפשר למצוא גם חברות טכנולוגיה שמעבירות פטנטים שלהן לרשות הטרולים, תמורת אחוזים מהרווחים העתידים.

שאלת הטרולים מטרידה מאוד את תעשיית ההיי-טק בארצות הברית, שכן אפשר לראות בפעילותם של טרולי הפטנטים מעין 'מס על חדשנות' אשר נופל בעיקר על כתפיהן של חברות קטנות ובינוניות. כל חברת ענק משפיעה הייתה פעם חברה קטנה ושברירית, והאיום מצדם של הטרולים עשוי לחסל חברות קטנות שכאלה לפני שניתנה להם הזדמנות להוכיח את עצמן.
רבים מנסים למצוא פתרונות שירסנו את אסטרטגיית הסחיטה של הטרולים, ואחת הטענות הקבועות שעולות בכל דיון בנושא היא שפקידי הפטנטים הם אשמים עיקריים בהצלחתם של הטרולים. אחרי הכול, הם אלו שאמורים למנוע רישום פטנטים מופרכים כמו הפטנט על כפתור 'קנה עכשיו' באפליקציות. אם הפקידים היו עושים את עבודתם כמו שצריך, הם היו צריכים לפסול פטנטים כאלה על סמך העובדה שהם ברורים מאליהם לאיש מקצוע בעל ידע בתחום, שהוא כזכור אחד הקריטריונים החשובים לאישור פטנט.

אך לא כולם מסכימים עם טענה זו. ברור שלפחות בחלק מהמקרים פקידי הפטנט אישרו פטנטים כוללניים מדי שלא היו צריכים להתקבל, אבל אל לנו לטעות ולחשוב שמדובר בפקידים טפשים וחסרי הבנה. ההפך: פקידי הפטנטים הם כמעט תמיד אנשים מנוסים ובעלי השכלה אקדמאית נרחבת בתחום עיסוקם. למי ששכח, היה פקיד פטנטים שאפילו זכה להצלחה "מסוימת" בפיזיקה – שמו… אלברט איינשטיין! העומס על כתפיו של פקיד פטנטים ממוצע הוא גבוה מאד ומשך הזמן העומד לרשותו לשם בדיקת הפטנט ואישורו מוגבל, כך שסביר להניח שפה ושם יצליחו פטנטים מופרכים לחמוק מפסילה.

פרופ' ג'רארד מגליאוקה (Magliocca), מהמחלקה למשפטים באוניברסיטת אינדיאנה, העלה שאלה נוספת ומעניינת במאמר שבו סקר את בעיית הטרולים וההיסטוריה שלה. אם פקידי הפטנטים הם האשמים במצב הקיים, תהה הפרופסור, מדוע אנו נתקלים בבעיה הזו רק עכשיו, ורק בפטנטים בתחום הטכנולוגיה? אם פקידי הפטנטים גרועים כל כך, ההיגיון גורס שהיינו צריכים להיתקל בבעיה דומה כבר לפני חמישים ושישים שנה, ובתחומים אחרים של התעשייה. עצם העובדה שמדובר בתופעה חדשה מצביעה על כך שאולי קיימים גורמים סמויים נוספים שמשחקים תפקיד חשוב בעניין.

מאמרו (המצוין) של פרופ' מגליאוקה נפתח בציטוט הבא:

"מתוך אינספור פטנטים רדומים, יהיו כאלה שיכילו בתוכם איזהשהו עיקרון חדש… שהממציא, עם זאת, לא הצליח למצוא לו שימוש בעצמו. ממציא אחר, עיוור לעובדה שעיקרון זה כבר נתגלה קודם, היה מוכשר מספיק כדי למצוא לו גם יישום מעשי ורווחי. כרישי הפטנטים של עולם המשפט, אשר עינם תמיד פקוחה כדי לאתר מקרים שכאלה, ייגשו לממציא הראשון וירכשו ממנו את הפטנט חסר-התועלת שלו – ואז מיד ינסו לסחוט את הממציא השני והרווחי."

זהו, כמובן, תיאור קלסי של אסטרטגיית הסחיטה של טרולי הפטנטים. הפרט המעניין כאן הוא שמילים אלה נאמרו לפני יותר ממאה ושלושים שנה, ב-1878. הדובר, סנטור אמריקני בשם אייזק קריסטיאנסי, הלין על בעיה חמורה שפקדה את החקלאים בארצות הברית, ושמזכירה מאוד את מצבה של תעשיית ההיי-טק בימינו. אמנם נדמה שהמרחק בין חקלאות במאה ה-19 ותעשיית האלקטרוניקה במאה ה-21 כמעט בלתי ניתן לגישור, אבל פרופ' מגליאוקה מציע לנו ללמוד מהעבר כדי לנסות ולפתור את בעיות ההווה.

שנות השבעים והשמונים של המאה ה-19 היו שנות פריחה במשק האמריקני. מלחמת האזרחים הסתיימה זמן מה קודם לכן, והשקט התעשייתי תרם לכך שהכלכלה הלכה והתחזקה בהתמדה.
פטנטים, מטבעם, נועדו כדי לעודד חדשנות ויצירתיות טכנולוגית, ומשרד הפטנטים החליט לעדכן את הנהלים הקיימים כדי לדרבן יצירתיות בתחום החקלאות. לרוע המזל, קשה מאד להמציא כלים חקלאיים חדשים לחלוטין. הניסיון המעשי שלי בחקלאות מסתכם, לצערי, בהאזנה לתקליטים של 'נקמת הטרקטור' – אבל אני די בטוח שהמעדר, המחרשה, המגל ושאר הכלים החקלאיים הומצאו כבר לפני אלפי שנים.
כדי לאפשר בכל זאת רישום של פטנטים ולעודד חדשנות, שינה משרד הפטנטים את החוקים כך שניתן יהיה לרשום פטנט גם על פיתוח טכנולוגי בעל מאפיינים אסתטיים. במילים אחרות, ההמצאה לא חייבת להיות חדשה מאד במישור המעשי והיישומי: גם שינוי בעיצוב יכול להספיק כדי לאפשר רישום של פטנט. תוצאת שינוי זה הייתה שטף של פטנטים חדשים על כלים חקלאיים שכל ההבדל בינם ובין כלים קיימים היה שינוי קל בידית האחיזה, בצבע, בחומר ממנו עשוי הכלי וכדומה. בתוך שבע שנים בלבד הוגשו יותר פטנטים מבכל שמונים השנים הקודמות גם יחד.

בתוך זמן קצר הופיעו גם טרולי הפטנטים. הם נודעו אז בשם 'כרישי פטנטים', אבל דרך הפעולה שלהם הייתה זהה למדי לזו של מקביליהם בימינו. עורכי דין ממולחים היו רוכשים פטנטים מממציאים תמורת כמה עשרות דולרים, ואז עוברים מחווה לחווה ובוחנים את כלי העבודה של החקלאים. אם המעדר או המחרשה היו דומים לתיאור שהופיע בפטנט שברשותם – וכמעט תמיד הם היו דומים, מן הסתם – עורך הדין היה מאיים על החקלאי בתביעה על הפרת פטנט, אלא אם ישלם לו כמה מאות דולרים. החקלאים המסכנים, שלא הייתה להם השכלה משפטית וגם לא משאבים כדי להילחם בכרישים בבתי-משפט, היו נכנעים ומשלמים. קול צעקה קם בקרב הארגונים החקלאיים, שהפעילו לחץ על נציגיהם בבית הנבחרים. אז, כמו היום, עיקר הטענה הופנתה – ובמידה רבה של צדק – כלפי משרד הפטנטים.

אך פרופ' מגליאוקה מוצא עוד כמה גורמים או נסיבות שהיו תקפים אז, בשלהי המאה ה-19, ותקפים גם בתעשיית ההיי-טק כיום.

ראשית, החקלאים היו פגיעים לסחיטה מצד הכרישים כיוון שהיה זה בלתי אפשרי עבורם להימנע מהפרת הפטנט: לא היה להם מספיק כסף כדי לרכוש כלי עבודה חדשים ו"בטוחים". גם חברות הטכנולוגיה בימינו פגיעות מאד לסחיטה שכזו. כל מוצר מתקדם הוא תוצאה של שכלול הדרגתי לאורך זמן, ולכן הוא משלב בתוכו פטנטים קיימים רבים. כמעט תמיד בלתי אפשרי לשנות חלק קטן מהמוצר כדי להימנע מהפרת הפטנט, מבלי שהשינוי ישפיע בצורה מרחיקת לכת על המוצר כולו. על כן לחברות הטכנולוגיה אין אלטרנטיבה אלא לעבור על ה"גשר" שהטרול טוען לבעלות עליו.

שנית, חקלאי שבחר להתנגד לסחיטה וללכת לבית המשפט, לא היה יכול להיות בטוח שייצא זכאי. ההבדל בין מעדר למעדר אינו גדול, ומי יודע אם יצליח להוכיח לשופט באופן משכנע מספיק שהמעדר שלו שונה באופן מהותי מהמעדר המופיע בפטנט. חוסר הוודאות הביא לכך שגם חקלאים עשירים שהיו יכולים להרשות לעצמם לקחת את הכרישים לבית המשפט, בחרו במקרים רבים שלא לעשות כן. כפי שכבר ראינו קודם במקרה של אפל נגד סמסונג, גם בימינו חברות הטכנולוגיה אינן יכולות להניח במידה סבירה של ודאות שהמושבעים במשפט ידעו להבחין בין תביעה לגיטימית לנסיון סחיטה.

שלישית, אז – כמו היום – פטנטים היו זולים. היה קל מאד להוציא פטנט על שינוי עיצובי בכלי חקלאי אז, וקל מאד להוציא פטנט על ואריאציה קלה של קוד תכנה או שינוי זעיר במעגל אלקטרוני היום. קלות זו מביאה לכך שהטרולים מחזיקים ברשותם עשרות אלפי פטנטים רדומים, שסביר להניח שלפחות אחד מהם דומה מאד לטכנולוגיה קיימת. פרופ' מגליאוקה משער שהניצול לרעה של פטנטים, כפי שעושים הטרולים, מגיע לשיאו כשכל שלושת התנאים לעיל מתקיימים – חוסר היכולת להימנע מהפרת הפטנט, אי-ודאות לגבי תוצאת המשפט ועלות נמוכה של פטנטים.

אם כן, כיצד ניתן למנוע ניצול לרעה של פטנטים על ידי טרולים וכרישים?

אפשרות אחת היא לתת לחברות גדולות ועשירות כגוגל ומיקרוסופט להילחם בטרולים בבתי המשפט. על פניו, חברות הענק האלה יכולות להרשות לעצמן לשכור את שירותיהם של עורכי הדין הטובים ביותר, והן עצמן מחזיקות בעשרות אלפי פטנטים מאיימים משל עצמן.

לרוע המזל, אפשרות זו נפסלת על הסף: הטרולים חסינים מפני אימתן של החברות הגדולות. טרולי הפטנטים, מעצם טבען, הם ארגונים משפטיים שעוסקים אך ורק בתביעות בבתי משפט: אין להם מעבדות מחקר, מפעלי ייצור או מוצרים כלשהם. הטרולים לעולם לא יפרו פטנט של מישהו אחר, שהרי כדי להפר פטנט עליך לייצר משהו. הפטנטים שצוברות החברות הגדולות יכולים, אולי, לאיים על חברות גדולות אחרות – אבל הם חסרי תועלת לחלוטין כנגד הטרולים. נזכור גם שלטרולים רבים יש "גב פיננסי" איתן בדמותם של משקיעים חיצוניים ששמחים לנסות ולגזור קופון על גבן של חברות הטכנולוגיה הגדולות, כך שגם להם יש עורכי דין טובים משל עצמם. במילים אחרות, גוגל לא תציל אותנו.

אפשרות נוספת היא לשנות את חוקי הפטנטים. זה היה הפיתרון שבו נקטו, בסופו של דבר, המחוקקים בסוף המאה ה-19: הקונגרס העביר חוק שביטל באיווחה אחת את כל הפטנטים המגוחכים על שינויי עיצוב בכלים חקלאיים, והחזיר את המצב לקדמותו. פעולה זו הייתה יעילה ביותר, ותופעת כרישי הפטנטים נעלמה כמעט באותה המהירות שבה הופיעה.

למרבה הצער, נדמה שבימינו קשה הרבה יותר ליישם פתרון גורף וחותך שכזה. גופים וחברות רבים יתנגדו לשינויים גורפים בחוקי הפטנטים וינסו להכשיל אותם, כמו למשל חברות התרופות והביוכימיה, שהחוקים הנוכחיים מעניקים להן הגנה טובה ובענף זה לא קיימת תופעת הטרולים. גם חברות ההיי-טק הגדולות אינן ששות לשינויים מהפכניים בחוק: הן, כזכור, השקיעו מיליארדים רבים של דולרים ברכישת פטנטים, ולא ירצו לראות את כל ההשקעה הזו יורדת לטמיון. ייתכן ויהיו שינויים גדולים בחוקי הפטנטים בעתיד, אבל בינתיים אין מהפכה באופק.

האפשרות השלישית היא להוציא את הטרולים מחוץ לחוק, חד וחלק: לחוקק חוקים שיאסרו על פעילות סחטנית שכזו. קשה להאמין שמישהו יתנגד לחוק כזה, הלא כן?

שוב, המציאות טופחת על פנינו. כדי להוציא את הטרולים מחוץ לחוק, יש קודם כל להגדיר מיהו "טרול פטנטים", וזו אינה משימה פשוטה. למשל, אם נבחר להגדיר טרול כ"חברה קטנה שאינה יצרנית, אשר סוחטת חברות אחרות באמצעות פטנטים", מיד ניתן להביא דוגמאות להתנהגות זהה מצדן של חברות בעלות מאפיינים שונים. למשל, בשנות השמונים איימה IBM על חברת SUN בטענה שהיא מפירה פטנט של IBM. ובמה עסק הפטנט המדובר? בציור של קו עבה על מסך מחשב. כן, אתם שומעים נכון: ל-IBM היה פטנט על ציור של קו על מסך. האיום עשה את שלו, ו-SUN (שהייתה אז חברה קטנה בהרבה מה"ענק הכחול") נכנעה ושילמה סכום לא ידוע. IBM היא חברה גדולה ויצרנית, ובכל זאת הפגינה התנהגות 'טרולית' וסחטנית למהדרין. זו, כמובן, רק דוגמה אחת מיני רבות, כמובן.

נוסף על כך, ייתכן וחקיקה נגד טרולים תפגע שלא במתכוון בממציאים תמימים. אם נמנע מגופים קטנים לתבוע חברות גדולות, כיצד יוכלו ממציאים להגן על עצמם? מה ימנע מחברה כמו IBM, אינטל או אפל להפר במתכוון פטנטים של חברות סטרט-אפ קטנות וחלשות, אם החברות הגדולות ידעו שהן חסינות בבית המשפט? טרולי פטנטים רבים מצדיקים את פעילותם בכך שהם מגינים, כביכול, על האינטרסים של הממציאים הקטנים והחלשים.

בכל זאת, פה ושם יש מי שמצא שיטות יצירתיות להתגבר עם בעיית הטרולים. למשל, חברה בשם Lexmachina מציעה שירות "מודיעין עסקי" לחברות נתבעות: תמורת תשלום לא גבוה, Lexmachina סורקת באמצעים ממוחשבים את כל פסקי הדין הרלוונטיים לתביעה המדוברת במטרה לגבש תמונה אמינה יותר של האיום מצידו של הטרול.
נזכיר שאחד מהגורמים שמסייעים מאוד לטרולים הוא חוסר ודאות מצד הקרבן לגבי תוצאת המשפט. על פי המידע שמפרסמת Lexmachina, הטרולים מפסידים כתשע מתוך עשר תביעות שמגיעות לבית המשפט אבל הנתבעים, כאמור, מעדיפים כמעט תמיד שלא לקחת סיכון ולשלם את דמי הכופר. אם השירות שמספקת Lexmachina יאפשר לחברה הנתבעת לדעת במידה סבירה של ודאות שהיא עשויה לנצח במשפט, הדבר ישנה לחלוטין את תנאי ההתמודדות. האיום הגדול ביותר על הטרול הוא הפסד בבית המשפט: אם הנתבעת תצליח להוכיח בבית המשפט שהפטנט אינו תקף – למשל, שמישהו כבר המציא משהו דומה בעבר – והשופט יכריז על הפטנט שבידי הטרול כמבוטל, הטרול לא יוכל להשתמש בו יותר כדי לתבוע חברות אחרות… במצב כזה, הטרול יעדיף לסגת מהאיום שלו במקום לשלוף את הנבוט מהחגורה ולגלות שמדובר בנבוט-צעצוע.

הדוגמות שהבאתי בפרק עד כה, מביולוגיה דרך רפואה ועד הטרולים הסחטנים, מעידות על האתגרים שניצבים בפני בתי מחוקקים בכל העולם. הטכנולוגיה מתקדמת בקצב מהיר יותר מאי פעם, ומביאה עימה דילמות חדשות שהחוקים הקיימים לא נועדו להתמודד עמן. בזמן שחולף עד שמתגבשת הסכמה לגבי חוקים חדשים, הם בעצמם הופכים להיות לא רלוונטיים.

מה הפיתרון לבעיית הפטנטים? נכון להיום, אין לאיש תשובה מוחלטת. ההצעות נעות בין שינויים קלים בחוקים הקיימים – כגון תפוגה מהירה יותר של הבלעדיות שמעניק הפטנט או להעלות את האגרה על רישום פטנטים באופן דרסטי כדי להפחית את מספרם – לבין קריאות לבטל לחלוטין את מוסד הפטנטים. יש מי ששואלים את עצמם אם יש בכלל טעם לעסוק בשאלות האלה: מי יודע, אולי בעוד שנים ספורות תהיה לכל אחד מאיתנו מדפסת תלת-ממדית בבית, וכל אחד יוכל להדפיס לעצמו כל מוצר שירצה. במצב כזה, הגבלות ובלעדיות על חופש הייצור יהיו חסרות תועלת, לפחות ברמת האדם הבודד, ממש כמו שרשתות שיתוף הקבצים הפכו את שאלת זכויות היוצרים על מוסיקה וסרטים לכמעט לא רלוונטית.

---

יצירות אשר הושמעו במסגרת הפרק:

Don't Mess with the DeCSS (Feat. B-Rad)
The Grumpy Old Troll Dubstep (Nasty Nathan)
DeCSS music and dramatic reading

הטכנולוגיה המודרנית מאפשרת לנו לגלות, בפעם הראשונה, ספינות שנחו על קרקעית האוקיינוסים במשך אלפי שנים. מה מלמדות אותנו הספינות הטרופות על המסחר בימי קדם, ומדוע כל כך קשה לשמר אותן מרגע שהוצאו מהמים?

• -על הטאבלט הקדום שנתגלה באולובורון, מול חופי טורקיה…
• -על Monte Testaccio, מזבלה בת אלפיים שנה, והספינות שבנה קליגולה המטורף בלוע הר געש…
• -ועל ה'ואסה', ספינת הדגל של הצי השבדי שהתהפכה בהפלגת הבתולין לנגד עיניהם של אלפים…

כל זאת ועוד, בפרק שלפניכם. תודה רבה לדינה בר מנחם על העריכה, ולסיגל סוויסה שהמליצה על 'ביוקאסט', פודקאסט ישראלי משובח ובו ביוגרפיות של אישים מעניניים.

בפרק זה שמעתם את השיר Fatal Answer, מאת נמרוד טלמון. אם אהבתם את היצירה, תוכלו ליצור עימו קשר באמצעות המייל: elektronaj@gmail.com.

---

המלך אמר לקפוץ למים! על ארכיאולוגיה תת-ימית

כתב: רן לוי

אם ביקרתם ברומא, סביר להניח שטיילתם בוותיקן, בקולוסאום ובפורום. את המקום שבו אני ניצב כעת, סביר להניח שרק תיירים מעטים מכירים. אני עומד בפינת הרחובות ויה גלבני ו-ויה ניקולה זבליאה. אין כאן כנסיות מפוארות או מונומנטים מרשימים, פרט אולי לתחנת הדלק שמשמאלי.  ממולי גבעה גבוהה ומכוסה עצים ושמה 'מונטה טסטצ'יו'. למרות שהיא חולשת על השכונה כולה, היא אינה גבעה מרשימה במיוחד. אף על פי כן, מדובר באחת מהנקודות ההיסטוריות המרתקות ביותר ברומא. בואו, נטפס למעלה.

אנחנו נמצאים כעת על ראש גבעת המונטה טסטצ'יו, בגובה של כארבעים מטרים – בדומה לבניין בן שתים עשרה קומות. הנוף העירוני המרשים של רומא פרוס לרגלינו. אם נתכופף ונרים אבן אקראית מהרצפה, נגלה שלא מדובר באבן רגילה כי אם בפיסת חימר. לא צריך להתאמץ במיוחד כדי למצוא פיסות חימר על המונטה טסטצ'יו. למעשה, הגבעה כולה, המשתרעת שטח של כעשרים קילומטרים רבועים – היא ערמה אחת ענקית של שברי חרס. אנחנו עומדים על מזבלה בת כמעט אלפיים שנה.

ה'אמפורה' היא כלי קיבול עשוי-חרס שהיה נפוץ מאד בקרב תרבויות רבות כמעט לכל אורך ההיסטוריה האנושית. אמפורה טיפוסית נראית כמו כד בעל שתי ידיות אחיזה שגודלו נע בין כמה עשרות ס"מ בודדים למטר וחצי.

האמפורות היו כלי הקיבול המועדף גם על הסוחרים בימי האימפריה הרומית, מהמאה הראשונה לספירה ועד המאה החמישית בערך. נפחה של אמפורה רומית סטנדרטית היה כשבעים ליטרים, או קצת פחות מחמישים בקבוקי שתייה קלה בימינו. ספינות סוחר שהיו מגיעות לרומא מכל קצוות הים התיכון היו פורקות את האמפורות אל הרציף והסבלים היו מרוקנים את תוכנן. האמפורות היו כל כך זולות ונפוצות, עד שלאף אחד לא היה אינטרס להשיט אותן חזרה אל ארץ מוצאן. מכיוון שכך, הרומאים היו משליכים את האמפורות הריקות כאן, במונטה טסטצ'יו.

הארכאולוגים אוהבים מאוד את הגבעה הזו, כיוון שהיא מעניקה להם הצצה נדירה אל המסחר והתעשייה ברומא במאה השנייה והשלישית לספירה. על חלק גדול מהאמפורות ניתן למצוא סימונים בכתב יד וחותמות שמעידות על המפעל שייצר אותן, על המפעל שייצר את הסחורה שהכילו ועל זהותו של הסוחר שהוביל אותן מנמל המוצא אל רומא- כמו תגיות 'Made In China' בימינו. אם תרצו, הגבעה הזו היא מעין ארכיון בינלאומי, כשאת הקלסרים והטפסים מחליפים כחמישים מיליון אמפורות שבורות.

מסחר ימי וארכיאולוגיה תת ימית

פרק זה עוסק בארכאולוגיה תת-ימית, ובפרט במה שהיא יכולה לגלות לנו אודות המסחר בעת העתיקה. מונטה טסטצי'ו מספקת לנו קנה מידה לגבי הקף המסחר הזה. רוב האמפורות שהושלכו כאן שימשו להובלת שמן. השמן היה מצרך חשוב עבור הרומאים: הוא שימש לא רק למאכל, כי אם גם כאמצעי תאורה. הארכאולוגים מעריכים כי עשרות מיליוני האמפורות הקבורות בגבעה הגבוהה הזו הכילו כשישה מיליארד ליטרים שמן שהובאו אל רומא מהפרובינציות המרוחקות של ספרד, לוב וטוניס. מדובר על עשרות אלפי אמפורות בשנה, ויותר מ-100 אלף אמפורות בתקופות מסוימות. באותם הימים מרבית הספינות היו יכולות לשאת רק אלף עד אלפיים אמפורות, כך שמדובר על מאות ספינות בכל שנה – ואלו רק ספינות נושאות שמן. אם נוסיף לכך ספינות שנשאו יין, חומרי גלם לתעשייה וחיטה (ועוד נרחיב עליה בהמשך), אפשר לקבל מושג ראשוני על היקפו העצום של המסחר הימי בתקופה הרומית. למעשה, לאחר נפילת האימפריה הרומית במאה החמישית, חלפו עוד כאלף שנים עד שהיקף המסחר הימי בים התיכון התקרב לרמות דומות.

המסחר הימי הוא מקור מידע חשוב לחקר ההיסטוריה. באמצעותו ניתן לגלות אלו סחורות היו חשובות לבני התקופה; על מה היו מוכנים לשלם כסף, וכמה; איזו תרבות ייצרה מוצר מסוים; ומה היה היקף המסחר שלה עם תרבויות אחרות ועד כמה הושפעה מהן בעקבותיו.
אבל לא קל להניח את הידיים על המידע המועיל הזה. קשה לעקוב אחר המסחר הימי וללמוד ממנו אודות העבר, כיוון שברגע שהסחורות נפרקו בנמל היעד הן פוזרו ביבשה ונעלמו מן העין. מזבלות ארכיוניות כמו מונטה טסטצ'יו הן נדירות למדי. כאן נכנסת לתמונה הארכאולוגיה התת-ימית.

הארכאולוגיה התת-ימית היא מדע צעיר באופן יחסי. ציוד צלילה ראשוני, כמו קסדת האמודאים למשל, הומצא כבר במאה ה-19, אבל כמעט כל מי שצלל לספינות טרופות או מבנים שקועים עשה זאת כדי לבזוז את האוצרות שמצא שם, ולא לשם מחקר. האריכאולוגיה התת-ימית החלה את דרכה כמדע אמיתי רק במחצית השניה של המאה העשרים: ז'אק-איב קוסטו, הצרפתי שהיה אחד מהחלוצים בתחום פיתוח ציוד לצלילת סקובה, היה גם חלוץ בארכאולוגיה. בשנת 1952 הוא השתתף באחד מהמחקרים הראשונים בתחום הזה – צלילה לספינה טבועה מול חופי צרפת.
בתחילה, כמעט כל מי שעסקו בתחום הזה היו צוללים חובבים שחקרו ספינות טבועות מתוך סקרנות אישית. חובבים אלה לא הכירו את הטכניקות והשיטות שהיו לחם חוקם של הארכיאולוגים על היבשה, כמו למשל הצורך לתעד בדייקנות את מיקומם של כל העצמים והחפצים באתר לפני שמושים אותם מהמים.

אחד מהאחראים לשינוי באופיה של הארכיאולוגיה התת-ימית הוא ד"ר ג'ורג באס (Bass). באס היה ארכיאולוג שהתמחה בחקר ההיסטוריה של המזרח התיכון, ובשנות החמישים של המאה הקודמת למד לתואר דוקטור באוניברסיטת פילדלפיה. במסגרת לימודיו ביקר בתורכיה ויוון וערך שם חפירות ארכיאולוגיות יבשתיות.

ב-1960 ניגש אל באס ראש המחלקה, ובפיו בקשה בלתי שגרתית. הוא סיפר לו על ספינה טבועה שנתגלתה בטורקיה, סמוך לאזור בשם 'קייפ גלידוניה', ושאל אותו אם הוא מעוניין לצאת לקורס צלילה כדי לחקור את האתר. ג'ורג, שהתעניין בצלילה עוד מנעוריו, הסכים בשמחה.

עבודתו של באס על הספינה בקייפ גלידוניה הייתה פורצת דרך. זו הייתה הפעם הראשונה שארכיאולוג מקצועי, בעל הכשרה פורמלית וניסיון, מנהל חפירה ארכיאולוגית תת-מימית. באס פיתח טכניקות עבודה חדשניות שהיום הן חלק בלתי נפרד מהעבודה בשטח, כגון מיפוי אתר באמצעות צילום ועוד. חקר הספינה הטבועה העלה גם ממצאים מפתיעים בפני עצמם.

הדיעה הרווחת בקרב ההיסטוריונים הייתה שהכנענים והפיניקים החלו לסחור באמצעות הים בסביבות אלף לפני הספירה, בערך. באס, לעומת זאת, האמין שהים התיכון שקק ספינות סוחר עוד קודם לכן- אבל לא היו לו הוכחות מוצקות לכך: כפי שציינתי קודם, כל סחורה שהועברה באמצעות הים פוזרה ונעלמה ברגע שהגיעה לנמל היעד שלה.

הממצאים שגילה באס בספינה מקייפ גלידוניה לימדו אותו שהיא טבעה בסביבות שנת 1200 לפני הספירה, ושצוותה היה בסבירות גבוהה כנעני או פיניקי. זו הייתה עדות שחיזקה את טענותיו, אבל עדיין לא הייתה חזקה מספיק כדי לשכנע את שאר החוקרים בתחום. באס נאלץ להמתין עוד עשרים ושניים שנים עד פריצת הדרך הבא.

הארכאולוגים התת-ימיים חוקרים מגוון רחב של סביבות, תקופות ונושאים. יש כאלה שמתמקדים בספינות טרופות, ואחרים במבנים שהיו פעם על היבשה ושקעו תחת המים בעקבות עליית מפלס מי הים. יש מי שחוקר ספינות מודרניות – כמו הטיטניק – ויש מי שחוקר ספינות פרה-היסטוריות. יש מי שמתמקד בספינות מלחמה, ואחרים בספינות סוחר. המשותף לכל אלה הוא העובדה שמהרגע שספינה או מבנה שוקעים אל המצולות – הם הופכים להיות 'קפסולת זמן'. שלא בדומה לאתרים ארכאולוגיים יבשתיים, ספינה טבועה נמצאת כמעט תמיד מעבר להשג ידם של שודדי עתיקות וסקרנים. אם הספינה מתכסה בחול, אפילו עצמים אורגניים שבדרך כלל היו נעלמים במהירות – משתמרים במשך אלפי שנים. למעשה, הבעיה הגדולה היא להמשיך ולשמר את העצמים גם לאחר שמוציאים אותם מהמים – וגם על נושא זה נספר בהמשך. בכל אופן, קפסולות זמן שכאלה הן ממצא ארכאולוגי יקר ערך, ועשויות ללמד אותנו רבות אודות התקופה ההיסטורית הרלוונטית.

אולובורון

וכאן, מתחתי, יש – או יותר נכון, הייתה – קפסולת זמן שכזו.

אנחנו נמצאים כעת על סיפונה של סירת דייג מול חופי אנטליה, בדרומה של טורקיה, כמאה מטרים מחוף מצוקי הנקרא 'אולובורון' (Uluburun). ב-1982 קפץ למים מסירה כזו, או מאחת דומה לה, צולל בשם מהמט קאקיר.

קאקיר היה שולה-ספוגים. הספוג הוא צמח ימי שבמשך אלפי שנים שימש תרבויות ים-תיכוניות רבות בתור… ובכן… ספוג! הוא מתאים לרחצה, לריפוד, לסינון מים ועוד. קאקיר ועמיתיו למקצוע צוללים לעומק של עד 30 מטרים. הם מחוברים לצינור אוויר המשתלשל מהסירה, ושולים ספוגים שימכרו לאחר מכן בשווקים המקומיים. באותו היום הבחין מהמט בחפץ משונה שהיה מונח על הקרקעית: גוש מתכת מרובע שנראה כאילו מישהו משך את פינותיו ומתח אותן. כשחזר למעלה, סיפר לקפטן הסירה על העצם המוזר שמצא, שהזכיר לו 'ביסקוויט עם אוזניים'.

ב-1972 הקים ג'ורג' באס ארגון בשם INA, ראשי תיבות של Institue of Nautical Archaeology, ארגון בינלאומי למחקר ארכיאולוגי תת-ימי. במסגרת עבודתו ביקר באס בטורקיה פעמים רבות, ופיתח קשרים טובים עם השלטונות והממסד המדעי המקומי, ול-INA הייתה נוכחות בולטת בטורקיה.

בכל שנה יוצאים חוקרי ה-INA אל העיירות והכפרים שבדרום טורקיה. הם משוחחים עם הדייגים ושולי-הספוגים ומלמדים אותם כיצד לזהות ממצאים עתיקים שאולי יתקלו בהם בזמן עבודתם: הם מראים להם ציורים של אמפורות, שברי ספינות וממצאים טיפוסיים אחרים. ממצא טיפוסי שכזה הוא מטיל נחושת ששימש כחומר גלם לתעשיית עיבוד המתכת. בתקופות קדומות היו רוקעים את הנחושת הגולמית לצורת מרובע עם פינות מתוחות כדי להעמיס אותה בנוחות על גבי חמורים וחיות משא אחרות, וכך גם מעבירים אותה גם על גבי ספינות בים עד לארץ היעד.

קפטן סירת הדייג, שעבר הדרכה ארכאולוגית שכזו, הבין מייד במה מדובר, ושלח את מהמט לספר לחוקרים את מה שראה. הדיווחים הגיעו אל ג'ורג' באס, והוא יצא בראש משלחת ארכיאולוגית כדי לחקור את המקום. עד מהרה גילו החוקרים שרידים של סירה טבועה בעומק של כארבעים וחמישה מטרים.

ולא סתם סירה, כי אם אחת מהתגליות הארכאולוגיות החשובות ביותר שהתגלו בים התיכון מאז ומעולם.
'הסירה מאולובורון', כפי שמכונה הסירה הטבועה, היא שריד לתקופת הברונזה. אורכה כחמישה עשר מטרים, והיא שקעה למצולות כ-1400 שנים לפני הספירה. קשה לדעת בוודאות איזה מסלול עשתה הסירה, אבל סביר להניח שפניה היו מועדות למצרים, אחד ממרכזי הסחר הגדולים בעולם באותה התקופה. עצמות של עכבר מקומי שנתגלו בין השרידים מעידות על כך שבאחת העצירות האחרונות של ה'אולובורון' לפני שטבעה הייתה בעיר אוגרית (Ugrait) שבאזור סוריה של ימינו.

מרבית שלד העץ של הסירה נרקב זה מכבר, אבל כמעט כל המטען שנשאה הסירה, שרד והוא משמש כמעין 'קפסולת זמן' שלימדה את החוקרים מספר דברים חשובים מאוד על המסחר בעידן הברונזה, ובמיוחד בעניין הקפו המרשים של המסחר בין תרבויות רחוקות מאוד זו מזו. בין שברי ה'אולובורון' נתגלו תכשיטים שיוצרו במצרים, נחושת מקפריסין, כדים מצפון כנען, חרב ממקור איטלקי, גרזן מבולגריה, כלי עץ מלב אפריקה וצדפות מאזור בבל. אחד הממצאים המרתקים הוא הטאבלט הקדום ביותר שנתגלה אי פעם. מדובר בשני לוחות עץ מחוברים בציר, מרוחים בשעווה: בעזרת מקל עץ מחודד ניתן היה לכתוב על השעווה, והכיתוב היה נשמר במשך זמן רב. ה'טאבולה', כפי שכונתה המחברת הקדומה הזו, הייתה תחליף זול ועמיד במים לפפירוס. כדי למחוק אותה היו מחממים את השעווה מחדש עד שהכתב היה נעלם, והתוצאה הייתה טאבולה נקייה וחלקה- או בלטינית, 'טאבולה רסה'.

אוסף כזה של פריטים מתשע או עשר תרבויות שונות הוא ממצא מדהים, במיוחד כשמדובר בתקופה קדומה כל כך בהיסטוריה האנושית: עוד לפני יציאת מצרים והתיישבות בני-ישראל בארץ כנען, למשל. הוא הוכיח מעבר לכל ספק שטענותיו של באס נכונות, והמסחר הימי שיחק תפקיד חשוב בהתפתחות התרבויות ששכנו לחופי הים התיכון עוד מתקופות מוקדמות מאד. המגע הבלתי פוסק ביניהן באמצעות המסחר הימי, הביא להפצת מטילי נחושת ותכשיטים, אבל גם להפצת רעיונות חשובים כמו האלפבית וטכניקות הנדסיות שונות.

המסחר הימי היה חשוב במיוחד עבור האימפריה הרומית. רומא והערים שסביבה היו מרכזי אוכלוסין ענקיים בקנה מידה של אותה התקופה: ערים של מאה אלף תושבים היו נפוצות למדי, ורומא עצמה הייתה בית לכמיליון בני אדם. אספקת מזון לכמות כה גדולה של תושבים הייתה אתגר אדיר שגרם לכאבי ראש לקונסולים שעמדו בראש הרפובליקה הרומית, ומאוחר יותר גם לקיסרים שהחליפו אותם כשרומא הפכה לאימפריה.

אספקת התבואה, למשל, הייתה כאב ראש שכזה. השטחים החקלאיים שמסביב לרומא לא היו נרחבים מספיק כדי לגדל חיטה בכמות מספקת לאוכלוסיה, ועל כך יש להוסיף את השתלטות הסוחרים העשירים והמקורבים לשלטון על אחוזות גדולות כדי להקים שם בתי קיץ ואחוזות פרטיות. מצב זה הביא לכך שמחיר החיטה בשוק היה גבוה יחסית, עובדה שגרמה למרמור מתמיד בקרב המעמדות הנמוכים. אספקת התבואה שיחקה תפקיד חשוב מאד בפוליטיקה הרומית. הממשלה חילקה קצבאות חיטה ("אנונה", בלטינית) לאזרחים עניים, וכל פוליטיקאי שרצה להתחבב על העם הבטיח להעלות את הקצבאות. לא בכדי הפך המשפט 'לחם ושעשועים' לאימרה מקובלת בהקשר של פוליטיקה פופוליסטית. עדות נוספת לחשיבות אספקת התבואה היא העובדה שלפנתאון האלים הרומי נוספה אלה חדשה בשם 'אנונה' (Annona), התגלמותה האלוהית של קצבת התבואה.

אבל את כל החיטה הזו היה צריך להביא מהיכן שהוא. אספקה דרך היבשה אינה באה בחשבון: כדי להוביל כמה עשרות טונות של חיטה בדרך היבשה נדרשות שיירות של מאות כרכרות ובהמות, והמסע אורך חודשים ארוכים. הובלה דרך הים היא האפשרות המעשית היחידה למסחר בהקפים גדולים.
על פי ההערכות, כ-300 אלף טונות חיטה חצו את הים התיכון בכל שנה בדרך מאלכסנדריה ומנמלים אחרים אל רומא. ולא רק חיטה, כמובן: גם שמן (כפי שראינו קודם), יין, נחושת ומתכות אחרות, תכשיטים ואבנים יקרות ואפילו חיות פרא מאפריקה לקרקסים ולקרבות הגלדיאטורים.

השמירה על נתיבי ים פתוחים הפכה, אם כן, לעדיפות עליונה עבור השלטון הרומי שראה בים התיכון מעין 'אגם רומי': השם שנתנו הרומאים לים התיכון היה NOSTRUM Mare, 'הים שלנו'. הרומים נאבקו ללא הרף בפירטיות, ובנו נמלים במקומות אסטרטגיים לאורך הים התיכון. אחד מאותם נמלים רומים היה נמל קיסריה שהוקם על ידי הורדוס, והיה באותה התקופה הנמל המודרני והמתקדם ביותר בים התיכון כולו.

אחת השאלות שסיקרנו במיוחד את ההיסטוריונים הייתה עד כמה גדולות היו ספינות המשא הרומיות. כפי שציינתי קודם, קיבולת ספינה נמדדה אז במספר האמפורות שהייתה מסוגלת לשאת. מרבית הספינות נשאו 1500 אמפורות, או כשבעים טון של משא. היו ספינות שנשאו 3000 אמפורות (150 טונות) ואפילו 10,000 אמפורות (500 טונות).

אך בכתבים של מלומדים מאותה התקופה נזכרות ספינות גדולות אפילו יותר. למשל, הסופר והגנרל הרומי פליניוס הזקן מספר על ספינה שהייתה מסוגלת לשאת כ-800 טון אשר נבנתה בהוראת הקיסר קליגולה כדי להעביר אובליסק – עמוד אבן ענק – ממצרים לרומא. את האובליסק, דרך אגב, ניתן לראות היום בחצר סנט פיטר שבוותיקן.

אם היו לרומים ספינות כה גדולות, הרי שהדבר מצביע על טכנולוגיה מתקדמת בהרבה ממה שרבים מההיסטוריונים האמינו שהייתה לרומים באותם הימים, לפני כמעט אלפיים שנה. זו חידה שקשה לענות עליה, כיוון שכמעט לא שרדו ספינות מאותה התקופה, וכל העדויות שנשארו לנו הם תיאורים כתובים וציורים לא ברורים. כאן נכנסת לתמונה הארכאולוגיה התת-ימית, שמעניקה לנו הצצה לא רק אל הסחורות והפריטים שנשאו ספינות לפני שטבעו, אלא גם הצצה אל הטכנולוגיה שהייתה לאנשים שבנו אותן.

ספינת נמי

הצצה נדירה שכזו קיבלו הארכאולוגים בממצא מרתק שנתגלה לא במימיו של הים התיכון, כי אם באגם קטן בשם 'נמי' אשר נמצא בלוע של הר געש כבוי כ-30 קילומטרים דרומית לרומא. נמי הוא אגם קטן ורדוד יחסית: שטחו פחות משני קילומטרים רבועים, ועומקו המירבי מגיע לכ-35 מטרים בלבד. בתקופת האימפריה הרומית הוא שימש, בין היתר, כמקום פולחן לאלים.

הקיסר קליגולה מלך על רומא במשך קצת פחות מארבע שנים, אך בתקופה קצרה זו הצליח ליצור לעצמו מוניטין כאחד הקיסרים המטורפים וההזויים ביותר בתולדות האימפריה. הוא יצא למלחמות חסרות פשר, הוציא להורג אנשים על פי גחמה של רגע, בנה ארמון מיוחד לסוסו והכריז על עצמו בתור אל בשר ודם. האובליסק שהביא ממצרים היה אחד מכמה פרויקטים ראוותניים גדולים שיזם, ואלו עלו לאימפריה כסף רב.
אחד מאותם פרויקטים ראוותניים היה בניית שתי ספינות גדולות בתוך אגם נמי, בסביבות שנת 40 לספירה. אורך הספינות היה כשבעים מטרים בערך, קצת פחות ממגרש כדורגל. ליתר דיוק, אלו לא היו ספינות במובן המקובל של המילה שכן אגם נמי היה, כאמור, לא יותר מאשר שלולית ענקית ושתי הספינות לא הפליגו כלל. מטרתן היחידה, כך תיארו המקורות ההיסטוריים, היתה פולחן לאלים או מתקן שעשועים יוקרתי לקליגולה ולאורחיו. על פי הסיפורים, הספינות הכילו מרחצאות, אולמות למשתים, צנרת למים חמים וקרים ועוד מותרות שכאלה.

על אף שבניית הספינות בנמי הייתה יקרה מאוד, ללא ספק, הן לא האריכו חיים: כשנה בלבד לאחר שנבנו, הוטבעו ושקעו לקרקעית האגם. על פי אחת הגרסות, קליגולה המשוגע הורה למשרתיו לקדוח חורים בקרקעית הספינות כדי שיוכל לראות את אורחיו השיכורים טובעים יחד אתן. אפשרות נוספת, אולי סבירה יותר, היא שהספינות הושמדו לאחר שקליגולה נרצח בידי חייליו שלו.

הסיפורים אודות הספינות הטבועות באגם נמי עברו מדור לדור, ולאורך השנים צללו תושבים מקומיים והעלו מהן פריטים עתיקים. כמעט כל חלק בעל ערך שניתן היה לפרק מהספינות הוצא ונמכר.
במאות ה-15 וה-16 נעשו מספר ניסיונות למשות את הספינות הגדולות מקרקעית האגם, אך הטכנולוגיה באותה התקופה לא אפשרה זאת, והתוצאה היחידה הייתה כמה קורות עץ שבורות שהוצאו מהמים. ב-1929 החלו השלטונות באיטליה לגלות עניין מחודש בספינות, אולי כחלק מרצונו של מוסיליני הפשיסט להאדיר את עברה של איטליה המודרנית באמצעות הקשר עם האימפריה הגדולה של ימים עברו.
בין השנים 1929 ו-1932 נערך מבצע גדול, שבמסגרתו רוקן אגם נמי באופן חלקי ושתי הספינות נמשו ממנו. האיטלקים הקימו מוזאון מיוחד ליד אגם נמי, ובו הציבו את שתי הספינות ואת רוב החפצים שנתגלו בהן כגון עוגנים, פסלים ועוד.

עבור ההיסטוריונים, זו הייתה הזדמנות חסרת תקדים לראות בפעם הראשונה כיצד נבנו ספינות ענק בימי רומא. אמנם הספינות הללו לא נבנו לשם הפלגה בים הפתוח, אבל הטכניקות ששימשו בבנייתן שפכו אור על האופן שבו בנו הרומים ספינות אחרות.

זאת ועוד, חלק מהממצאים שינו את תפיסת ההיסטוריונים לגבי הטכנולוגיה הרומית. למשל, לצד הספינות נתגלו גם משטחים שעליהם ניצבו, ככל הנראה, פסלים כלשהם. המשטחים היו מונחים על מיסבים כדוריים שאיפשרו להם להסתובב סביב צירם בצורה חופשית. עד אותו הזמן האמינו החוקרים כי הראשון שהמציא מיסבים כדוריים היה לאונרדו דה-וינצ'י, במאה ה-15. באותו האופן, גם משאבות מתוחכמות שנתגלו בספינות בנמי מלמדות אותנו שהרומים היו מתקדמים יותר משהאמינו בעבר.

לרוע המזל, הספינות בנמי היו ואינן עוד: במלחמת העולם השנייה הוצת המוזאון שהכיל אותן ועלה באש כליל. הדעות חלוקות לגבי האשמים בהצתה: הגרמנים טענו שהמוזאון נפגע בהפצצה של בעלות הברית בזמן כיבוש איטליה, ואילו בעלות הברית טענו שחיילים גרמנים הציתו אותו בזמן נסיגתם כאקט של נקמה. כל מה שנותר הם רק כמה עצמים שבמקרה הוצאו מהמוזאון זמן מה לפני השרפה והובאו לרומא.

גורלן העצוב של הספינות מנמי מוביל אותנו באופן טבעי אל אחד האתגרים הגדולים והמורכבים של הארכאולוגיה התת-ימית.

הטכנולוגיה המודרנית של סונאר ורובוטיקה מאפשרת לנו, בפעם הראשונה, לאתר בצורה יעילה ספינות טבועות גם בעומק רב. ציוד צלילה מתקדם מאפשר לארכאולוגים להגיע אל הספינות ולהוציא אותן בשלמותן או בחלקן – אבל הבעיה האמתית מתחילה דווקא לאחר שמוציאים אותן מהמים. עצמים אורגניים כמו העץ שממנו נבנו ספינות עתיקות או החבלים שהיו עליהן, עשויים להישמר לא רע בחשכת המצולות אבל ברגע שנחשפים לאוויר מתחולל תהליך בלייה מואץ. בתוך ימים או אפילו שעות, המים שעוזבים את העץ גורמים לו להתכווץ ולהיסדק, והחבלים מתפוררים לאבקה. אחד האתגרים הגדולים, אם כן, הוא לשמר את השרידים הארכאולוגיים היקרים האלה כדי שניתן יהיה לחקור אותם או להציג אותם לקהל הרחב.

ה- Vasa

הרעש שאתם שומעים מסביבי כעת הוא הרעש המוכר של מבקרים במוזיאון. אנחנו ניצבים כעת במוזיאון המתויר ביותר בשבדיה, ואולי באחד המוזיאונים המתויירים ביותר בסקנדינביה כולה: מוזאון הספינה 'ואסה' (Vasa), או 'וואסה'(Wasa) . למעלה ממיליון מבקרים מגיעים לכאן בכל שנה כדי לחזות באחד האייקונים המפורסמים ביותר של ההיסטוריה השבדית. מדובר בספינת קרב מהמאה ה-17, שבעים מטרים אורכה וחמישים מטרים גובהה, שממלאת באופן מרשים למדי את האולם הגדול של המוזאון. הוואסה מושכת אליה מיליוני מבקרים בעיקר בזכות הסיפור הטרגי והמרתק שלה. ספק אם הם מודעים לכך שסיפורה הטרגי של הוואסה טרם נשלם.

הוואסה קיבלה את שמה משם משפחת המלוכה השבדית בתחילת המאה ה-17. המלך גוסטב השני, נצר למשפחת ואסה המלכותית, ירש מקודמו כמה מלחמות קיימות ופצח בכמה חדשות משלו. הצי השבדי באותם הימים היה חלש למדי והמלך גוסטב החליט לחזק אותו בחמש ספינות תותחים גדולות ורבות עצמה.
הבנייה החלה בשנת 1635, ולתפקיד המתכנן הראשי של הספינות נבחר הולנדי בשם הנריק היברטסון (Hybertsson). היברסטון היה איש מקצוע מנוסה ועתיר ניסיון, אך לרוע המזל הוא נפטר שנתיים בלבד לאחר תחילת הפרויקט. החליף אותו בתפקיד העוזר שלו, הנריק יעקובסון (Jacobsson).
המלך גוסטב היה מעורב באופן אישי בתכנון הספינות. הוא ראה בהן סמל לעצמת שבדיה ולעצמת השושלת המלכותית שלו, ורצה ספינה שתהיה לא רק ספינת מלחמה טובה – כי אם ספינת התותחים האימתנית ביותר בעולם כולו. הוא הגדיר באופן אישי את מידות הגובה, רוחב ואורך הספינה, וגם קבע כמה תותחים יהיו עליה: 72 תותחים בקוטרים שונים.

המלך גוסטב היה אולי איש של חזון, אבל לרוע המזל הוא לא היה מתכנן ספינות מוצלח במיוחד. אני מרשה לעצמי לומר זאת בקול רם בגלל שחלפו מאז אי אלו 400 שנים וגם בגלל שאף אחד מסביבי אינו מבין עברית, אבל באותם הימים ביקורת על המלך הייתה יכולה להיות עניין בעייתי, במיוחד אם העדפת את הראש שלך מחובר לכתפיים. אף אחד לא העז להתווכח עם המלך. אם להיות הוגנים, באותם הימים ספינות נושאות תותחים היו טכנולוגיה חדשנית מאוד וניסיון בבנייתן היה מועט – על אחת כמה וכמה ספינה כה גדולה וכבדה.

ה'וואסה' הייתה הספינה הראשונה מבין החמש שבנייתה הושלמה. עוד כשהייתה קשורה לרציף הבין הקפטן שלה שהספינה סובלת מחוסר יציבות מסוכן ביותר. הוא הזמין את אחד מראשי הצי השבדי, והדגים לו את העניין: שלושים מלחים רצו יחד מדופן אחת של הספינה עד הדופן השנייה, וחזרה. כעבור שלושה מחזורים בלבד של ריצה הורה האדמירל להפסיק את ההדגמה כיוון שהטלטולים המכוונים גרמו ל'וואסה' לנטות בצורה מסוכנת על צדה, עד כדי כמעט התהפכות…
ועדיין, איש לא היה מוכן לספר על כך למלך. גוסטב השני שלח ללא הרף מכתבים ובהם הנחיות ברורות להוציא את הספינה לים מהר ככל האפשר, והיה ברור לכל שאת הבעיות של ה'וואסה' אי אפשר לתקן בביקור חטוף במספנה: או שמפליגים בה, או שמפרקים אותה.

אז מפליגים.
בעשרה באוגוסט, 1628, יצאה ה'וואסה' להפלגת הבכורה שלה. אלפים מתושבי שטוקהולם עמדו על הרציפים והריעו בזמן שניתקו המלחים את החבלים. אצילים מכל האזור ושגרירים מכובדים מארצות שונות – חלקם מרגלים, כמובן – באו לצפות בספינת הדגל של הצי השבדי המתחדש יוצאת לדרכה. המלך גוסטב לא נכח באירוע, אבל עקב אחר הדיווחים מחוץ לארץ.

כמאה אנשי צוות היו על ה'וואסה', ורבים מהם צירפו להפלגה החגיגית גם את נשותיהם וילדיהם. הספינה התרחקה מעט מהחוף, ואז ציווה הקפטן לירות מטח כבוד מסוללת התותחים שבאחת הדפנות. המטח הנורה, והספינה המשיכה להפליג.

כמה מאות מטרים ספורים לאחר מכן היכה לפתע משב רוח פתאומי במפרשי הספינה. ה'וואסה' נטתה על צדה באופן מסוכן, אך הרוח הפסיקה והספינה חזרה והתיישרה באטיות.

ואז היכה במפרשים משב רוח נוסף, חזק יותר. הספינה נטתה שוב, אבל הפעם הגיעה לזווית כה חדה עד שהסיפונים התחתונים, היכן שעמדו התותחים, נגעו במים. כאן נתגלתה שגיאה קטלנית בשיקול דעתו של הקפטן: לאחר שנורה מטח הכבוד, הוא לא הורה לצוות להכניס את התותחים ולסגור מחדש את הפתחים. כמויות אדירות של מים החלו חודרים אל הספינה דרך פתחי התותחים, והנטייה המסוכנת הלכה וגברה.
כל זאת התרחש במרחק של כמה מאות מטרים בלבד מהחוף. לנגד עיניהם המשתאות של הצופים והמכובדים, באירוע שנחקק לעד בתודעה השבדית הלאומית, התהפכה ספינת הדגל המפוארת, וטבעה. מאות האנשים המבוהלים שהיו על סיפונה קפצו למים כדי להציל את עצמם. כשלושים מהם לא הספיקו לברוח וטבעו יחד עם הספינה. ה'וואסה' הספיקה להפליג כ-1300 מטרים לפני שירד הגולל על הקריירה הקצרה שלה.

כששמע המלך אודות האסון, הוא כמובן רתח מזעם ודרש להקים באופן מיידי ועדת חקירה שתגלה מי האחראי לפדיחה המבישה.

הוועדה נתכנסה והחלה חוקרת את כל מי שהיה קשור בתכנון, בבניית הספינה ובתפעולה. כמעט מייד נוצרו שני מחנות: צוות הספינה האשים את בוני הספינה, ובוני הספינה האשימו את הצוות. הקפטן – שקפץ למים וניצל – הושלך מייד לכלא. הוא טעה בברור כשלא הורה לסגור את פתחי התותחים, אך לזכותו נזקפה העובדה שהתריע על חוסר היציבות מראש, ולבסוף הוא שוחרר מהכלא. צוות הספינה זוכה מאשמה כיוון שלא היו שיכורים או רשלניים, ועקבו אחר ההוראות שניתנו להם בדיוק משביע רצון. מתכנן הספינה יצא נקי כיוון שקיבל את הספינות בשלב מתקדם יחסית, לאחר מותו של קודמו בתפקיד. המלך יצא נקי כיוון ש… הוא המלך. הוועדה סיימה את עבודתה והכריזה שאף אחד אינו אשם. התהפכות ה'וואסה' הייתה, כנראה, סימן מאלוהים שעל השבדים להיות מאמינים אדוקים יותר, וזה הכול.

כיום אנחנו מבינים כי האשם היה נעוץ בפיזור לא נכון של משקל הספינה ביחס למידותיה. כדי לשמור על יציבות במים, רצוי שרוב המשקל יהיה מרוכז בחלק התחתון של הספינה: זהו אותו העיקרון שעומד מאחורי בובות 'נחום-תקום' של ילדותנו. אם מרכז הכובד של הספינה גבוה מדי, הטלטולים כתוצאה מהגלים יהיו מורגשים מאוד, ואפילו עשויים להוציא אותה מאיזון לחלוטין, כפי שאירע ל'וואסה. במקרה הזה, יותר מדי תותחים כבדים הונחו בסיפונים הגבוהים, ומעט מדי זבורית – משקל מלאכותי – בתחתית. מעניין לציין שהטעות בתכנון לא הייתה גדולה כפי שניתן אולי לחשוב: ספינת האחות של ה'וואסה', שנבנתה במקביל אליה והייתה רחבה ממנה רק במטר וחצי לערך, הפליגה ללא כל תקלה במשך עשרות שנים.

ה'וואסה' נחה על קרקעית נמל שטוקהולם במשך מאות שנים, עד שבשנות החמישים של המאה העשרים נתגלתה שוב בעומק של שלושים ושניים מטרים. ב-1959 הממשלה השבדית יזמה מבצע שלייה מסובך ומורכב מאוד כדי להגן על הספינה החשובה. כבלי מתכת הוחדרו מתחת לגוף השביר והספינה הועתקה לאיזור בעומק של שישה עשר מטרים, שם בילתה עוד כשנה וחצי על הקרקעית כשצוללים הכינו אותה ליציאה מהמים: הם פירקו ממנה פסלים וחלקים קטנים אחרים, חיזקו את גוף העצם, סתמו חורים וחלונות וכו'.

ב-1961 נתכנסו שוב אלפי צופים על הרציף בנמל שטוקהולם – ועוד אלפים רבים צפו בשידור החי בטלוויזיה. כולם עצרו את נשימתם כדי לראות אם הספינה הגדולה תצלח את החזרה המאוחרת ממסע הבתולין שלה… הפעם האירוע נסתיים בשלום: הספינה הורמה מהמים ונלקחה למחסן גדול שם החלו המשמרים לעשות את עבודתם.

אחד האויבים הגדולים של ספינה טבועה הם תולעים שאוכלים את העץ מבפנים ומפוררים אותו. למרבה המזל, המים הקרים בשילוב הזיהום התעשייתי של מימי הנמל המודרני הביאו לכך שתולעים וחיידקים לא הצליחו להתפתח ולהזיק לעץ במידה רבה. אף על פי כן, העץ הספוג במים היה שברירי מאוד, וה'וואסה' הייתה בסכנת קריסה תחת משקלה שלה.

במשך שבע עשרה שנים רצופות התיזו המשמרים על הספינה חומר בשם פוליאתילן גליקול, PEG בקיצור. ה-PEG מחליף את המים בסיבי העץ ובכך מייצב את העץ ומקבע אותו למקומו. תשע שנים נוספות נדרשו כדי שה-PEG יתייבש במלואו ורק אז הייתה ה'וואסה' מוכנה סוף סוף להעברה למשכן הקבע שלה: מוזאון גדול שנבנה במיוחד עבורה. המוזיאון נפתח ב-1990 ומאז, כאמור, זכה להצלחה גדולה.

אך בשנת 2000 נתגלתה בעיה חמורה. כתמים לבנים ומסתוריים החלו להופיע בכל הספינה, מהחרטום ועד הירכתיים. המומחים בחנו את הכתמים בקדחתנות, והגיעו למסקנה מדאיגה מאוד. במהלך השהייה הארוכה במים חדרה גופרית אל העץ, כנראה כתוצאה מזיהום מי הנמל. כשנחשף גוף העץ לאוויר, הגיבה הגופרית עם החמצן ויצרה חומצה גפרתית. החומצה מאכלת את העץ והורסת אותו מבפנים. לרוע המזל, לא מספיק לסלק את כתמי החומצה ברגע שהם מתגלים: חומצה חדשה נוצרת כל הזמן כתוצאה מהתגובה עם החמצן, ועל פי ההערכות יש מספיק גפרית ספוגה בעץ כדי לייצר טונות של חומצה. עם הזמן הלך ונחלש העץ, וכבר ניתן לראות כיצד התמוכות שמחזיקות את הספינה שוקעות באטיות לתוך גוף העץ. בשנים האחרונות נעשו במוזאון מאמצים להתגבר על הבעיות האלה. אם לא יצליחו המשמרים לפתור אותן, יכול להיות שספינת הדגל השבדית תסיים את חייה הבלתי שגרתיים כערמת קרשים.

סיפורה של ה'וואסה' מדגים לנו עד כמה נותר לנו עדיין ללמוד ולגלות בכל מה שקשור למחקר ארכיאולוגי תת-ימי, ולשימור של ממצאים כאלה ברגע שהוצאנו אותם מהמים. סביר להניח שיש עוד אלפי ספינות טבועות שלא נתגלו וכל אחת מהם אוצרת בתוכה, אולי, סיפור מרתק שלא סופר.
למשל, ב-1997 השתתפה צוללת אמריקנית בחיפושים אחר הצוללת האבודה דק"ר: היא סרקה את החוף שמול מצרים ועזה, האזור שבו נתגלה לראשונה מצוף של הדק"ר. את הדק"ר לא מצאו באותה ההפלגה, אבל סריקות הסונאר העלו ממצאים מסקרנים אחרים: שברים של שתי ספינות טבועות אחרות. משלחת ארכאולוגית שיצאה לאזור שנתיים מאוחר יותר, בראשותו של החוקר המפורסם רוברט בלרד – מגלה הטיטניק – גילתה לא שתיים, כי אם שלוש ספינות טבועות. אחת מהמאה ה-18, ושניים מהמאה השמינית לפני הספירה. באותה השנה ממש ערכה חברת נאוטיקוס חיפושים משלה אחר הדק"ר: הצוללת אכן נתגלה, אבל אתה נתגלו גם שרידים של ספינה טרופה נוספת ועליה כאלפיים אמפורות, בעומק של חמישה קילומטרים…

הגילויים המקריים האלה, ארבע ספינות טרופות במהלך החיפוש אחר צוללת אבודה, מרמזים לנו על שבכל הקשור ארכיאולוגיה התת-ימית, אנחנו בקושי מגרדים את פני השטח.

---

יצירות אשר הושמעו במסגרת הפרק:

Wired Ant – Jazzy eve of heavy seas
CSoul – Common_Elements
Kiss Kiss Bang Bang vs Underwater Love-CROIX dnb mash up

אלכסנדר פלמינג גילה את הפניצילין ב-1928 במקרה לגמרי: התרופה ממש נכנסה למעבדתו דרך החלון. אך התגלית האקראית הזו מסתירה מאחוריה עשרות שנים של מחקרים, תגליות וטרגדיות…גלו את ההיסטוריה הסודית של האנטיביוטיקה.

בפרק זה שמעתם את השיר Life on the X-Axis, מאת נמרוד טלמון. אם אהבתם את היצירה, תוכלו ליצור עימו קשר באמצעות המייל: elektronaj@gmail.com.

---

הרשמה לפודקאסט: רשימת תפוצה במייל | iTunes | אפליקציית 'עושים היסטוריה' לאנדרואיד | RSS Link | פייסבוק | טוויטר

---

 

פניצילין, פטריות וחיידקי-על: על ההיסטוריה הסודית של האנטיביוטיקה

כתב: רן לוי

סיפור גילויו של הפניצילין, האנטיביוטיקה הראשונה, הוא אחד מהסיפורים המפורסמים ביותר בתולדות הרפואה והמדע. קל להבין מדוע הוא כה מוכר: אחרי הכול, הוא נשמע קצת כמו סיפור מהאגדות. אלכסנדר פלמינג (Fleming), כימאי סקוטי, בחר לעבוד בבית החולים סנט-מארי שבלונדון, בעיקר בגלל שהייתה שם בריכה – והוא אהב מאד לשחות. בשנת 1928 יצא לחופשת הקיץ ושכח את חלון המעבדה שלו פתוח. נבג של פטריה חדר דרך החלון ונחת היישר על צלוחית ועליה תרבית חיידקים. פלמינג חזר מהחופשה, הבחין בצלוחית וגילה שכל החיידקים שהיו סביב הנבג – מתו. הוא חקר את הפטריה, בודד את החומר שהפרישה – פניצילין – ובכך גילה תרופה שפתחה עידן חדש בדברי ימי האנושות והצילה את חייהם של מיליוני בני אדם. פלמינג בר המזל זכה בפרס נובל והפך ל'סינדרלה המודרנית' – דמות שכל חוקר ומדען היו שמחים להיכנס לנעלייה, אפשר לומר.

למען האמת, מעולם לא אהבתי את סינדרלה. גם כילד אף פעם לא אהבתי סיפורי אגדות. הם תמיד נראו לי שטחיים כל כך: הפייה מגיעה, מנופפת בשרביט הקסמים והדלעת הופכת לכרכרה. זה הכול. לא נשמע שסינדרלה ממש "התאמצה" כדי לזכות בנסיך, נכון? מה שאני רציתי לדעת, ואף אחד לא הצליח להסביר לי, זה כיצד למדה הפייה להפוך דלעות לכרכרות. זה הסיפור שעניין אותי.

שלא כמו סיפורי האגדות של ילדותינו, סיפורו של אלכסנדר פלמינג מסתיר מאחוריו סיפור מעניין הרבה יותר. נחיתתו האקראית של נבג הפטריה בצלוחית החיידקים היא רק חלק קטן מהעלילה: נפנוף השרביט מעל הדלעת, אם תרצו. את הסיפור שמאחורי התגלית הזו, לא רבים מכירים. סיפורה של האנטיביוטיקה שונה מאגדות הילדים בפרט חשוב נוסף: הוא אינו מסתיים ב'הם חיו בעושר ואושר עד עצם היום הזה', כי אם בדאגות ובחששות רבים. יכול מאד להיות ששרביט הקסמים יפסיק לעבוד, והפייה לא תוכל עוד להפוך דלעות לכרכרות.

מחלה מסתורית

הצעד הראשון בדרך אל האנטיביוטיקה היה, עד כמה שזה יישמע מוזר, לגלות את הצורך שבה. חיידקים וייצורים חד-תאיים זעירים אחרים נתגלו כבר במאה ה-17, אבל במשך קרוב למאתיים שנים לא הבינו המדענים את הקשר בינם לבין מחלות – ואם אין סיבה לחשוד בחיידקים בתור מחוללי מחלות, גם אין סיבה לחפש אחר תרכובת או תרופה שתחסל אותם.

ב-1865 תעשיית המשי הצרפתית הייתה בצרות צרורות. מחלה מסתורית חיסלה את תולעי המשי הצרפתיות בזו אחר זו, והתפשטה לאזורים נרחבים ברחבי המדינה. תולעים בריאות שהובאו מסין חלו גם הן בזמן קצר, ונראה היה שנסתם הגולל על המשי הצרפתי.

לואי פסטר (Pasteur) החל את הקריירה המקצועית שלו ככימאי, ואף זכה להצלחה רבה בתחום זה- אך נמשך משלב מוקדם יחסית אל הביולוגיה, ובפרט אל תהליכי תסיסה וריקבון. וויכוח גדול ניטש בקהילה המדעית סביב השאלה 'מדוע בשר נרקב': האם הריקבון נוצר מעצמו, באופן ספונטני, או שאולי מעורבים בכך גורמים חיצוניים? פסטר היה אחד מאלו שהאמינו שהריקבון נוצר כתוצאה מפעילות החיידקים, והוא אף תכנן כמה ניסויים שהוכיחו זאת באופן אלגנטי למדי. ואם חיידקים הם אלו שגורמים לריקבון, שאל פסטר את עצמו, האם ייתכן שהם אלו שגם מביאים למחלות?

לואי פסטר

המחלה שפגעה בתולעי המשי סיפקה לו הזדמנות מצויינת לבחון את השערתו בפועל. פסטר הכימאי לא ידע דבר וחצי דבר על תולעי משי, אבל ההיגיון שלו היה חד וברור: אם חיידקים הם אלו שמעבירים את המחלה המסתורית בין התולעים, אז הצעד הראשון והחשוב ביותר הוא להפריד בין התולעים החולות והבריאות כדי למנוע את ההתפשטות המחלה. פסטר גידל תולעים בריאות במעבדה, ובתוך שנה אחת בלבד הצליח להרבות תולעים במספר שדי היה בו כדי להציל את תעשיית המשי הצרפתית כולה ולמשוך אותה מהתהום שעל שפתו ניצבה.

זו הייתה הוכחה חותכת לגבי הקשר שבין מיקרואורגניזמים ומחלות, והיא פתחה בפני פסטר אפיקי מחקר חדשים ומהפכניים. בשנים שלאחר מכן הצליח פסטר ליצור חיסונים לכלבת ולאנתרקס, לפתח תהליך פיסטור לשמירה על איכות החלב ואפילו לשפר את תהליכי תסיסת היין.

עבודתו של פסטר גרמה למדענים להבין את חשיבות החיידקים כמחוללי מחלות, ובשנים שלאחר מכן זוהו החיידקים הספציפיים שהיו אחראיים לעגבת, שחפת, דלקת ריאות ומחלות נוספות שהטרידו ופגעו במין האנושי במשך אלפי שנים. כעת, משהבינו החוקרים מיהו האויב שניצב מולם, הפנו את מרצם לפיתוח כלי נשק נגדו.

וזו לא הייתה משימה קלה. אפשר להרוג חיידקים, ואפילו די בקלות: אם נרתיח מים במשך כמה דקות טובות, למשל, נשמיד את רוב רובם של החיידקים שבסיר. הבעיה שניצבה בפני המדענים הייתה מורכבת בהרבה – היה עליהם למצוא דרך לפגוע בחיידקים מחוללי המחלות מבלי להזיק לאדם שבגופו הם נמצאים, ואם אפשר גם מבלי להזיק לחיידקים שחיים איתנו בשלום ואינם מזיקים לנו, כמו חיידקי המעיים למשל. לא בכדי החלו החוקרים לכנות את התרופה שחיפשו בשם 'קליע קסם', Magic Bullet: זו הייתה המקבילה הרפואית לשרביט הקסמים.

מלחמה הבלתי פוסקת

באופן מדהים, שרביט הקסמים הזה היה בידינו במשך מאות שנים – ללא ידיעתנו. פטריית הפניצילינום (Penicillium) תוארה לראשונה בספרות המדעית עוד ב-1809, ושימשה לטיפול בפצעים עוד קודם לכן. פטריית הפניציליום נראית כמו עובש כחול-אפור, והיוונים הקדמונים נהגו לכסות פצעים פתוחים בלחם עבש כדי למנוע את הזדהמותו. לרוע המזל, קיימות לא מעט פטריות שנראות כמו עובש כחול-אפור, ולקדמונים לא הייתה כל דרך להבדיל ביניהן ולזהות את אלה בעלות התכונות החיוביות.

לפחות חמישה רופאים שונים הבחינו ביכולת הפניציליום לפגוע בחיידקים, עשרות שנים לפני אלכסנדר פלמינג. החוקר האנגלי וויליאם רוברטס (Roberts) תיאר עוד ב-1874 ניסויים שערך בפטריה:

"הבחנתי שוב ושוב שבנוזל שבו פניציליום גדל בכמות גדולה, קשה מאוד לגדל חיידקים. נדמה שהפטריה מונעת את התפתחות הבקטריות. מצד שני, הפניציליום אינו מצליח לגדול בכמות גדולה, אם בכלל, בנוזל עתיר בחיידקים. נדמה לי שיש אנטגוניזם בין זנים מסוימים של חיידקים לבעלי חיים אחרים."

האנטגוניזם שתיאר רוברטס הוא המלחמה הבלתי פוסקת בין הפטריה והחיידקים שחיים עמה באותה הסביבה על מזון ומרחב מחייה – אותה המלחמה שמעורבים בה כל בעלי החיים בטבע. אצל בעלי החיים המורכבים יצרה האבולוציה והברירה הטבעית כלי נשק כמו טלפיים גדולות יותר, ארס קטלני או מוח מפותח. את המיקרו-אורגניזמים צייד הטבע בכלי נשק קטנים הרבה יותר, אבל מתוחכמים והרסניים לא פחות.

כיצד מחסל הפניצילין את החיידק

דופן תא החיידק, 'ממברנה' בלעז', עשויה משרשרות ארוכות של מולקולות המכונות 'פולימרים'. הפולימרים הם מעין מוטות ארוכים המהווים את שלד דופן התא. הם מחוברים ביניהם בשרשרות קצרות יותר המכונות 'אוליגופפטיד' (oligopeptide) אשר מצמידות את הפולימרים אלו לאלו ויוצרות מבנה יציב וחזק מאוד. מי שיוצר את שרשראות החיבור הקצרות הוא אנזים בשם 'טרנספפטידאז".

חיידקים גדלים בקצב מהיר ומתחלקים בכל עשרים דקות, ולכן עליהם לשנות ללא הרף את גודלם ואת מבנה הדופן שלהם. לשם כך קיים אנזים נוסף שתפקידו לפרק את שרשרות החיבור כדי שיתווספו פולימרים חדשים והדופן תתרחב. שני האנזימים האלה עושים את פעולתם בו זמנית, במקביל זה לזה. ניתן לדמות זאת לשני עובדי רס"ר באותו הבסיס. בצבא, אתם יודעים, חוקי האסטתיקה פשוטים מאוד – רטוב זה נקי, מערום זה מסודר, בורקס זה חגיגי וצבוע זה חדש. במקרה זה שני החיילים מחדשים את גדר הבסיס: אחד מסיר צבע ישן ומתקלף, והשני צובע את הגדר מחדש בצבע טרי.

כשפטריית הפניציליום חשה שכמות המזון שבסביבתה פוחתת, היא מנסה לסלק את החיידקים שמתחרים עמה על אותו המזון. היא עושה זאת על ידי שחרור מבוקר של מולקולה טבעתית זעירה בשם 'בטא-לקטם' (Beta-lactam). טבעת הבטא-לקטם נצמדת אל אנזים טראנספפטידאז', מנטרלת אותו ומונעת ממנו לבנות את השרשראות הקצרות. האנזים השני, לעומת זאת, זה שמפרק את הדופן, ממשיך לפעול כרגיל. אם נמשיך את האנלוגיה הקודמת, החייל שצובע את הגדר עסוק במגורי הבנות – ובינתיים החייל השני ממשיך להסיר את הצבע. כעבור זמן מה נקבל גדר שחלקים גדולים ממנה נטולי צבע ופגיעים לחלודה. באותו האופן, הפרת האיזון בין האנזימים גורמת להחלשה משמעותית של דופן התא, מים מתחילים לחדור פנימה והחיידק מתחיל להתנפח – עד שבסופו של דבר הלחץ הפנימי על הדופן קורע אותה לגמרי והחיידק מת.

מולקולת הבטא-לקטם היא, אם כן, "אנטיביוטיקה". חומר שמיוצר על ידי ייצור חי אחד כדי לחסל ייצור חי אחר. המילה 'אנטיביוטיקה' היא חיבור של המילים היווניות 'אנטי' (נגד) ו'ביוס' (חיים). אבל לאותם חוקרים ראשונים שהבחינו בתופעה לא היה קל לשחזר אותה בעקביות. במלחמה כמו במלחמה, הפטריות לא תמיד נמצאות בצד המנצח: לעתים מצליחים החיידקים להתרבות בקצב מהיר מכפי שהפטריה מסוגלת להפיק את האנטיביוטיקה, ולעתים התרבית מכילה חיידקים מסוגים שאינם רגישים לפעולת מולקולת הבטא-לקטם. תוצאות הניסויים שנערכו על הפניציליום לעולם לא היו חד-משמעיות במידה מספקת כדי להצדיק מחקר נוסף.

החיפוש אחר קליע הקסם

על כן פנו המדענים לאפיקי מחקר שונים, ובמידה מסוימת של הצלחה. אחת התרופות הראשונות שפותחו במטרה להילחם בחיידקים בתוך הגוף הייתה 'סלברסן' (Salvarsan), שנתגלתה על ידי הכימאי הגרמני פול ארליך (Ehrlich) ב-1909. ארליך ערך ניסויים בפיגמנטים שאפשרו לצבוע חיידקים מזנים מסוימים, כדי שניתן יהיה לזהות אותם מתחת לעדשת המיקרוסקופ. הוא שיער שאם ניתן ליצור פיגמנט שצובע חיידק סצפיפי בלבד, ניתן יהיה גם לפתח רעל שפוגע אך ורק באותו החיידק. הוא וצוותו חקרו מאות תרכובות באופן שיטתי, עד שמצאו תרכובת שהייתה מסוגלת לפגוע ולהמית את החיידק הגורם לעגבת. הסלברסן הייתה הצלחה אדירה ובזמן קצר הפכה לתרופה הנמכרת ביותר בעולם אך עדיין לא הייתה 'קליע הקסם' שאותו חיפשו המדענים. היא פעלה נגד חיידק אחד בלבד, חיידק העגבת, והיה קשה לתת אותה לחולים: התרופה התפרקה במהירות במגע עם האוויר, וכדי להשתמש בה היה צריך לערבב אותה במים מזוקקים וסטריליים מאוד.

פריצת הדרך הבאה התרחשה ב-1932. גרהרד דומק (Domagk), בקטריולוג מגרמניה שעבד בשירות חברת התרופות 'באייר' (Bayer), עבד גם הוא על תרופות מבוססות פיגמנטים. מחקריו של דומק ארכו שנים ארוכות ועלו לבאייר הון תועפות, אך בסופם הצליח דומק לגלות תרכובת מבוססת גופרית, 'סולפה-אמיד' בלעז, שהייתה יעילה כנגד טווח רחב של חיידקים מסוג סטרפטוקוקים.

דומק ניסה את התרופה החדשה על עכברים והתוצאות היו חיוביות מאוד, אך הניסויים הקליניים על בני אדם התעכבו עדיין. באותו הזמן חלתה הילדגרד, בתו הבכורה של דומק: דלקת קשה תקפה את הילדה בת ה-6, והרופאים כבר שקלו לכרות את אחת מידיה כדי למנוע את התפשטות המחלה. דומק החליט לקחת את הסיכון ומבלי לדווח לאיש נתן לביתו את התרופה החדשה. הדלקת נרפאה והילדה הקטנה ניצלה. דומאק ידע שיש בידיו תרופה טובה, אך לא היה יכול לספר לאיש על הניסוי הפרטי והבלתי חוקי שערך. רק ב-1935 הסתיימו הניסויים הרשמיים והתרופה יצאה לשוק תחת השם המסחרי 'פרונטוסיל' (Prontosil).

פרונטוסיל זכתה להצלחה גדולה בשוק, אך גרהרד דומק לא הצליח ליהנות מפירות הצלחתו. הוא זכה בפרס נובל על התגלית, אך עליית הנאצים לשלטון בגרמניה הכריחו אותו לוותר על הפרס. רק ב-1947 הוענק לו הנובל מחדש, הפעם ללא הפרס הכספי הנכבד שמתלווה אליו.

גם חברת באייר לא נהנתה מהצלחת התרופה. אחת התכונות הבלתי מוסברות של הפרוטונטוסיל הייתה שהתרופה אינה פוגעת בחיידקים בצלוחית מעבדה: רק בתוך הגוף, כשבולעים אותה, היא הופכת להיות פעילה. רק לאחר שיצאה התרופה לשוק פענחו חוקרים צרפתים את התעלומה: מסתבר שחומצות הקיבה מפרקות את הפרונטוסיל לחלקים, ואחד מאותם חלקים הוא הסולפה-אמיד, הרכיב הפעיל שפוגע בחיידקים. לרוע מזלה של באייר, עצם קיומו של הסולפה-אמיד נתגלה עוד ב-1906, עשרות שנים לפני הפרונוסיל – כך שבאייר לא הייתה יכולה לרשום עליו פטנט, והפסידה חלק ניכר מעלויות הפיתוח הנכבדות.

הפרונטוסיל הייתה, למעשה, האנטיביוטיקה המסחרית הראשונה. היעילות המוכחת שלה והביקוש בציבור, בשילוב העובדה שבאייר לא הצליחה לרשום עליה פטנט, הביאה בשנות השלושים המאוחרות של המאה העשרים למה שמכונה כיום 'טירוף הסולפה' (The Sulfa Craze): מאות חברות קטנות בכל רחבי העולם החלו מייצרות גרסות משלהן לתרופה הפופולרית ומכרו אותן לציבור הרחב.

באותם הימים לא היה כמעט שום פיקוח ממשלתי על יצרניות התרופות. בארצות הברית, בפרט, המחוקקים ראו בתרופות מוצר מסחרי לכל דבר והעדיפו לתת לכוחות השוק לעשות את עבודתה של הרגולציה הממשלתית. אם תרופה לא טובה, טענו חברי קונגרס רבים, הציבור לא יקנה אותה והחברה תפשוט את הרגל. השינוי בגישה זו אירע בעקבות אירוע טרגי שהתרחש ב-1937.

אסון האליקסיר

על אף הצלחתה הרבה היו לפרוטנטוסיל מספר חסרונות שהפכו אותה ליעילה פחות מהפניצילין המפורסם שבה אחריה, כמו למשל שכיחות גבוהה באופן יחסי של תגובות אלרגיות אצל מטופלים. חיסרון נוסף היה הקושי להמיס את התרכובת במים: הסולפה-אמידים מתגבשים במים בקלות ויוצרים גבישים קטנים שעלולים להצטבר בכליות ולגרום לכאבים עזים.

אחת מהחברות הקטנות שייצרו גרסות משלהן לפרונטוסיל הייתה 'ס.אי מסנגיל' (S.E. Massengill Company). מסנג'יל נוסדה ב-1898 ומרכזה היה במדינת טנסי שבארצות הברית. ב-1937 החליט הכימאי הראשי של החברה, הרולד ווטקינס (Watkins), לנסות ולהמיס את הסולפה-אמיד העיקש בחומר חדש, שונה ממים. הוא בחר ב'דיאתיל גליקול', ושמח לגלות שהתרכובת הרפואית מתמוססת בו היטב. ווטקינס הוסיף לגליקול תמצית פטל כדי לשפר את טעמה של התרופה ו… זהו. הוא לא בדק את התרופה על בעלי חיים או בני אדם, אבל זה לא הפריע לחברה לייצר 240 גלונים ממנה ולהפיץ אותם לסוכני מכירות בכל רחבי ארצות הברית.

מספר שבועות לאחר מכן, באוקטובר 1937, קיבל איגוד הרופאים האמריקני דיווח מרופא מקומי באוקלהומה שכמה מטופלים שלו מתו לאחר שנטלו תרופה חדשה. איגוד הרופאים לא היה גוף ממשלתי רשמי, אבל בהעדר אכיפה ממשלתית אנשיו לקחו על עצמם את הדאגה לשלום הציבור – והייתה להם סיבה טובה להיות מודאגים.
חקירה קצרה העלתה שכל החולים שנפטרו לקחו תרופה בשם 'אליקסיר סולפנילמיד', התרופה שייצרה חברת מסנג'יל. ברגע שראו החוקרים את רשימת המרכיבים של התרופה, הבינו מיד את שאירע: הרולד ווטקינס, הכימאי שרקח את האליקסיר, לא ידע שהדיאתיל גליקול שבו בחר להמיס את הסולפה הוא למעשה רעל רב עצמה. הוא מצטבר בכליות והורס אותן תוך כדי כאבים איומים לחולים, עינוי שנמשך ימים ארוכים עד המוות הבלתי נמנע.

אנשי האיגוד שהגיעו למשרדי החברה בטנסי גילו שמנהליה של מסנג'יל כבר החלו להבין שמשהו לא בסדר. הם שלחו טלגרמות לסוכני המכירות שלהם בבקשה להחזיר את התרופה אל החברה – אבל אולי לא הבינו את חומרת המצב, שכן הטלגרמה שנשלחה לא הכילה הסבר לבקשת ההחזרה, ולא העבירה את הדחיפות שבבקשה. מפקחי האיגוד הכריחו את מסנג'יל לשלוח את הטלגרמות שוב, הפעם עם הסבר מפורט לגבי הסכנה האיומה שבנטילת התרופה.

זה לא היה מספיק. דיווחים החלו לזרום אל איגוד הרופאים מכל רחבי המדינה: עשרות אנשים נפטרו בעקבות השימוש בתרופה. כך תיאר זאת ד"ר א. קלהון-

"אף אחד פרט לאלוהים הכל-יכול מסוגל להבין את מה שעובר עלי בימים האחרונים. אני מכיר את המוות היטב מאז זכיתי בתעודת הרופא שלי ובעשרים וחמש השנים שבהם אני במקצוע. אבל ההבנה ששישה בני אדם, כולם מטופלים שלי, אחד מהם החבר הטוב ביותר שלי, מתים בגלל שנטלו תרופה שאני רשמתי עבורם בתמימותי…ההבנה הזו מייסרת את נפשי בעינויים כה גדולים שאיני מאמין שאדם מסוגל לסבול ולהשאר בחיים. היו שעות בהן ייחלתי בעצמי למוות שיגאל אותי מייסורי."

מאות מפקחים, רופאים ונציגי שלטון מקומי פתחו במבצע חסר תקדים כדי לאתר ולהחזיר כל בקבוק אליקסיר שעזב את משרדי מסנג'יל. הם רדפו אחר כל רופא שרשם מרשם, כל איש מכירות ששיווק אותה וכל חולה שרכש אותה. זו הייתה עבודת נמלים שהצריכה כישורי בילוש: לא כל הרופאים שיתפו פעולה עם החקירה, והיו כאלה שהעדיפו לתת לחוליהם למות בייסורים מאשר לקחת את הסיכון שיאשימו אותם באחריות למותם. החוקרים היו צריכים להפעיל לחצים כבדים ואיומים מפורשים כדי להשיג שמות וכתובות של כל מטופל. איש מכירות אחד שסירב לשתף פעולה הושלך לכלא למספר ימים עד שנשבר ומסר פירוט מלא של לקוחותיו. אחד החוקרים יצא למסע של מספר ימים ביער כדי לאתר משפחה שרכשה את התרופה ויצאה לטיול בטבע.

מתוך 240 הגלונים של אליקסיר שייצרה מסנג'יל, הצליחו החוקרים לאתר ולהשיב כ-239 וחצי גלונים. הכמות החסרה הייתה אחראית למותם של לפחות מאה בני אדם, רבים מהם ילדים קטנים.

הרולד ווטקינס ומנהלים נוספים במסנג'יל הועמדו לדין, אבל התובעים התקשו למצוא סעיף בחוק שניתן להאשים אותם לגביו. חוקי הבטיחות בתרופות לא דרשו שיערכו בדיקות כלשהן על המוצר לפני שמשווקים אותו לציבור, כך שווטקינס ועמיתיו לא עברו על החוק. לבסוף הצליחה הפרקליטות להרשיע את מסנג'יל בעבירה טכנית: על פי חוק מותר לתת לתרופה את השם 'אליקסיר' רק אם מכילה כמות מספקת של אלכוהול. האליקסיר של מסנג'יל, לעומת זאת, לא הכיל אלכוהול כלל. הרשלנות שהביאה למותם של ילדים ומבוגרים רבים עלתה למסנג'יל בקנס כספי, ותו לא. הרולד ווטקינס הכימאי העדיף, עם זאת, שלא להתייצב מול מאות המשפחות הזועמות שחיכו לו מחוץ לתא המעצר – והתאבד ביריית אקדח.

הסערה הציבורית שפרצה בעקבות הטרגדיה הביאה את כולם להבין שחוסר הפיקוח על התרופות אינו קביל. הנה, למשל, מכתב שכתבה לנשיא רוזוולט אם שאיבדה את בתה באסון:

"זו הייתה הפעם הראשונה אי פעם שהזמנתי רופא לג'ואן, והוא נתן לה אליקסיר סולפאמיד. כל שנותר לנו כעת הוא לטפל בקבר הקטן שלה. אפילו הזכרונות ממנה מלאים בצער, שכן ראינו את גופה הקטן מתעוות אנה ואנה ושמענו את זעקות הכאב שלה, ונדמה היה לי שהם יטריפו את דעתי…אני מתחננת בפניך שתנקוט בצעדים כדי למנוע מכירה של תרופות שיקחו מאיתנו חיים קטנים וישאירו מאחוריהן כל כך הרבה כאב וחוסר תקווה שכפי שאני מרגישה הערב."

המחאות עשו את שלהן, ובתוך זמן קצר הוקמה הרשות לפיקוח על תרופות ומזון, ה-FDA. מאז הפך ה-FDA לגורם רב-עצמה בשוק הבריאות העולמי, אשר מציב רף אכות גבוה ליצרניות התרופות.

תרופות מבוססות סולפה זכו, אם כן, להצלחה רבה – אך החיפוש אחר 'קליע הקסם' לא נסתיים. הרופאים עדיין רצו לגלות תרופה שתיפגע בטווח רחב יותר של חיידקים – ולא רק סטרפטוקוקים – ובעלת כמה שפחות תופעות לוואי מסוכנות.

אלכסנדר פלימנג

אלכסנדר פלמינג היה האיש הנכון במקום הנכון. המדען הסקוטי זכה לפרסום כבר ב-1920 כשגילה שבדמעות שאנחנו מפרישים מהעיניים יש חומר המפרק את דפנות תאי החיידקים. זו הייתה תגלית חשובה שהראתה שגופנו יכול לייצר חומרים אנטיביוטיים בעצמו – אבל התגלית לא הייתה שימושית כיוון שהחומר המדובר הרג את כל החיידקים ללא אבחנה, ולא רק את החיידקים מחוללי המחלות.

פלמינג גם היה בר מזל בכך שב-1928, כשגילה את נבג הפניציליום שחדר למעבדתו, הוא עבד כמעט לגמרי בגפו. בריאיונות בשנים מאוחרות יותר הסביר שהעובדה שעבד באופן עצמאי אפשרה לו לבחור כיווני המחקר ללא התחשבות באילוצים חיצוניים. לו היה חלק מקבוצה, סביר להניח שהיה נאלץ לנטוש את המחקר על הפניציליום כדי לעמוד ביעדים ובמטרות שהוגדרו על ידי מנהלי המחלקה.

אך גילוי הפניצילין, חשוב ככל שיהיה, לא היה החלק המשמעותי ביותר בסיפורה של האנטיביוטיקה. פלמינג חקר את הפטריה, זיהה את החומר הפעיל שהיא מפיקה ונתן לו את השם 'פניצילין' – אבל לא היה מסוגל להפיק ממנו כמויות מספיקות כדי שיהיה שימושי. הכמויות הזעירות של פניצילין שהפיק הספיקו כדי להדגים שהוא מסוגל להרוג חיידקים מזנים רבים ומגוונים מאוד- אבל לא יותר מזה. במאמר שפרסם על הפניצילין הוא כתב שייתכן שיימצא שימוש לפניצילין גם אצל בני אדם, אבל סביר יותר להניח שהשימוש המעשי שלו יהיה בתחומי המעבדה, כדי לבודד חיידקים מסויימים בתרבית לפי רגישותם לאנטיביוטיקה. לאחר שנה של מחקר, נטש פלמינג את האנטיביוטיקה ועבר לעסוק בנושאים אחרים.

המקרה העצוב של אלברט אלכסנדר

השנים חלפו, ורק מעט חוקרים גילו התעניינות בפניצילין. שניים מהם היו האוורד פלורי (Florey) ובוריס צ'יין (Chain) שעבדו באוניברסיטת אוקספורד שבאנגליה. ב-1939 הם קראו את מאמרו של פלמינג, ראו את הפוטנציאל שבפניצילין והחלו לחקור אותו. עד מהרה נוכחו לראות במו עיניהם כיצד עכברי מעבדה שנדבקו בחיידק קטלני מתאוששים בתוך פחות מיום כשנותנים להם טיפול בפניצילין.

ההזדמנות לנסות את התרופה החדשה על בני אדם לא איחרה לבוא. שוטר בן 43 בשם אלברט אלכסנדר נדקר בפיו מקוץ בעת שגזם ורדים בגינה. הפצע הזדהם, ובתוך מספר ימים הפך לדלקת חריפה שהתפשטה בכל רחבי פניו עד שהרופאים נאלצו לעקור את אחת מעיניו. אף טיפול לא עזר: אלברט היה על ערש דווי. לנו, בעיניים מודרניות, קשה להבין כיצד הפכה דקירת קוץ קטנה לדלקת מסכנת חיים – אבל אלו היו החיים בעידן שלפני האנטיביוטיקה, והסיפור הזה הוא דוגמה מאלפת לשינוי העמוק בחיינו שחוללה ההמצאה הזו.

אשתו של האוורד פלורי שמעה על המקרה של אלברט דרך חברה, וסיפרה לבעלה. פלורי וצ'יין הגיעו לבית החולים מצויידים ב-160 מיליגרם של פנצילין, פחות או יותר כל מה שהצליחו לייצר במשך חודשים ארוכים באמצעות תרביות שגידלו בסירי אוכל, כדי חלב, אמבטיות ועוד בתי גידול מאולתרים שכאלה. אפילו כמות זעומה זו של אנטיביוטיקה, בקושי כדור אחד במונחים של ימינו, הצליחה להביא לשיפור דרמטי במצבו של אלברט אלכסנדר: חום גופו ירד, הנפיחות בפניו דעכה והפצע בפיו החל להחלים. כעבור חמישה ימים, עם זאת, אזל הפניצילין שהיה ברשות החוקרים ומצבו של אלברט שב והתדרדר. כעבור חודש ימים הלך לעולמו.

מקרהו העצוב של אלברט הביא את שני החוקרים להבין שלא ניתן יהיה להמשיך ולחקור את הפניצילין אם לא תמצא שיטה להפיק אותו בכמויות גדולות. אם אפילו כמות כה זעומה של פניצילין הצליחה להביא להתאוששות ראשונית דרמטית אצל אלברט, הפוטנציאל הרפואי של החומר החדש עשוי להיות מדהים! ביינתים, עד שיפתרו את בעיית תהליכי הייצור, החליטו צ'יין ופלורי להגביל את מתן התרופה לילדים בלבד, כיוון שגופם הקטן דורש כמות קטנה יותר של פניצילין.

הפניצילין מנצח את מלחמת העולם השניה

תוצאות מחקריהם של פלורי וצ'יין הגיעו לאוזניהם של בכירים בממשלות בריטניה וארצות הברית, והתזמון לא יכול היה להיות מוצלח יותר. מלחמת העולם השנייה כבר הייתה בעיצומה, וכל מי ששמע על הפניצילין הבין מייד שהתרופה החדשנית יכולה להיות המפתח לניצחון במלחמה כולה – שהרי רובם הגדול של ההרוגים במלחמת העולם הראשונה, למשל, נפטרו מזיהומים ומדלקות שהתפתחו כתוצאה מהפציעות שספגו, ולא מהפציעות עצמן.

ב-1941 טסו האוורד פלורי ועמית נוסף לארצות הברית להיפגש עם נציגי חברות תרופות אמריקניות. הממשל האמריקני היה מוכן להשקיע כל סכום כסף שיידרש כדי לזרז את ייצור הפניצילין, ומספר חברות החלו לעבוד עליו במקביל.
ההתחלה הייתה אטית ומתסכלת. פטריית הפניציליום הייתה קשה מאד לגידול, או כפי שהגדיר זאת אחד המדענים – 'הפטריה מפונקת כמו זמרת אופרה.' אין זה מספיק לספק לפטריה תנאי גידול נוחים, ולמעשה ההיפך הוא הנכון: הפניציליום תפריש פניצילין אך ורק כשהיא במצוקה, כשהיא נאבקת על חייה. האתגר שניצב בפני מהנדסי חברות התרופות היה ליצור את התנאים שבהם הפטריה נמצאת בעקה, Stress, אך לא תנאים קשים במידה מוגזמת שיהרסו את התרופה עצמה ויחסלו את הפטריה.

היה כל כך מעט פניצילין אז, עד שהחולה הראשון שטופל בפניצילין בארצות הברית, ב-1942, קיבל מחצית מהכמות שהחזיקה ארצות הברית כולה. התרופה נותרה יקרה מפז גם ב-1943, וכדי לנצל את התרופה עד למקסימום האפשרי הרופאים אספו את שתן המטופלים שלהם וסיננו מתוכו את הפניצילין לשם שימוש חוזר.

פריצת הדרך הראשונה הייתה כשהבינו חוקרים באוניברסיטת פאוריה שבאילנוי שהחלפת מצע הגידול של הפטריה מגלוקוז לסירופ המופק מתירס, מגביר את תפוקת הפניצילין פי עשרה. במקביל התניעו המדענים חיפוש כלל עולמי אחר זנים של פטריית הפניציליום שאולי מפיקים כמות גדולה יותר של פניצילין. להפתעתם, את גילו את הזן שחיפשו 'בחצר האחורית' שלהם: חוקר שביקר בשוק ירקות כלשהו באילנוי חזר ממנו עם מלון מכוסה בעובש, והעובש התברר כזן אכותי במיוחד של הפטריה. הייצור עבר למיכלים גדולים שעבורם פותחה מערכת קירור וערבוב חדשה לגמרי.

העבודה הקדחתנית והמאמץ המשולב של המדענים משני צדי האוקיינוס האטלנטי הניב פירות. בשנת 1944, רגע לפני הפלישה לנורמנדי, היו ברשות בעלות הברית כשתי מיליון מנות של פניצילין. שנה מאוחר יותר, ב-1945, כבר היו למעלה מ-640 מיליארד מנות: זינוק מדהים בתפוקה ואחד מסיפורי ההצלחה הגדולים בתולדות הייצור התעשייתי בכלל, כנראה. באותה השנה, 1945, החל גם הציבור כולו נחשף לתרופת הפלא החדשה – והשאר, כמו שאומרים, היסטוריה. אלכסנדר פלמינג, האוורד פלורי ובוריס צ'יין זכו בנובל במשותף.

עמידות נגד אנטיביוטיקה

בשנות הארבעים והחמישים של המאה העשרים בחנו החוקרים זנים רבים של פטריות ומיקרואורניזמים אחרים וגילו סוגים נוספים, או 'משפחות', של תרכובות אנטיביוטיות. כל משפחה אנטיביוטית מסווגת לפי המנגנון הספציפי שבו היא פוגעת בחיידקים, והשפעתה עליהם בפועל. אנטיביוטיקות ממשפחת ה'טטרציקלנים', למשל, נצמדות למבנים המכונים 'ריבוזומים', "בתי החרושת" שמייצרים חלבונים חדשים בתא. הטטרציקלנים מפריעים לריבוזומים וגורמים להם לייצר חלבונים שגויים ובלתי שמישים. בניגוד לפניצילין שגורם לקריעה ולהרס מוחלט של התא החיידקי, הטטרציקלנים אינם הורגים את החיידקים אלא רק גורמים להם להפסיק להתרבות ולהתפתח: בכך הם עוזרים למערכת החיסון שלנו להתגבר על המזיקים בעצמה.מנגנון פעולה אחר הוא זה של האנטיביוטיקות ממשפחת ה'קינולונים': הן חוסמות את פעולת האנזימים שמאפשרים לחיידק לשכפל את הדנ"א שלו, ובכך מונעים ממנו להתחלק. האנטיביוטיקות החדשות שנתגלו כיסו במשותף טווח רחב מאוד של חיידקים מסוגים שונים.

אך כבר ב-1945, כשהפניצילין רק נכנס לשימוש ציבורי, החלו המדענים להבין ש'קליע הקסם' שלהם מגיע עם תאריך תפוגה מובנה – והשעון כבר מתקתק. בריאיון לעיתון 'הניו יורק טיימס' ב-1945 הזהיר אלכסנדר פלמינג מפני האפשרות ששימוש לא מבוקר באנטיביוטיקה יאפשר לחיידקים לפתח עמידות מולה. למעשה, הוא ראה זאת בעצמו במהלך עבודתו על התרופה: היו חיידקים בתרבית שהיו מסוגלים להתגבר על הפניצילין על ידי כך שיצרו אנזים מיוחד בשם 'בטא-לקטמז" אשר היה מסוגל לחתוך את המולקולה הטבעתית ולשבור אותה לפני שהספיקה לעשות את פעולתה. חיידקים אחרים עיבו את דופן התא כדי למנוע מטבעת הבטא-לקטם לחדור אליו מלכתחילה. במחקר נוסף שנערך ב-1946 דיווחו החוקרים כי קרוב לחמישה עשר אחוזים מהחיידקים שנדגמו היו עמידים לפניצילין – ובסוף אותו העשור, שיעור החיידקים העמידים כבר היה קרוב ל-60 אחוזים.

העמידות לאנטיביוטיקה לא הופיעה ברגע שבני האדם החלה לעשות בה שימוש. האנטיביוטיקה, כזכור, היא במקורה כלי נשק שפיתחו הפטריות במסגרת מלחמתן הפרטית ורבת השנים כנגד חיידקים – והחיידקים, מצדם, פיתחו במקביל דרכי התגוננות כנגדה. כפי שניתן לצפות מייצורים הקיימים כבר מיליארדי שנים, לחיידקים יש ארסנל מרשים של אמצעי הגנה. פרט ליכולתם ליצור אנזימים התוקפים את האנטיביוטיקה ומנטרלים אותה, הם מסוגלים גם לשנות את מבנה החלבונים שאליהם אמורה האנטיביוטיקה להיקשר או אפילו לבטל לגמרי את הצורך באותם חלבונים. דרך הגנה נוספת של החיידקים היא יצירת משאבות מיוחדות בדופן התא שדואגות לסלק ממנו את מולקולות האנטיביוטיקה בקצב גבוה. עד לתחילת השימוש האנושי באנטיביוטיקה, למנגנוני הגנה אלה הייתה תרומה מועטה בלבד ליכולת החיידק לשרוד בטבע, שכן האיום מצד הפטריה הוא רק אחד מני איומים רבים שהחיידקים צריכים לגבור עליהן. על כן המוטציות הגנטיות שאיפשרו למנגנוני ההגנה להתקיים לא היו נפוצות מאוד בקרב החיידקים.

בשנות החמישים, השישים והשבעים של המאה העשרים נעשה שימוש מתירני מאוד באנטיביוטיקה. למעשה, עד אמצע שנות החמישים ניתן היה לקנות אנטיביוטיקה ללא מרשם רופא! המוניטין של תרופות אלה כפיתרון פלא לכל סוגי המחלות הביא לכך שאנשים נטלו אנטיביוטיקות גם כנגד מחלות שהאנטיביוטיקה אינה יעילה כלל כנגדן, למשל שפעת נגיפית. גם רופאים רבים חטאו בכך שרשמו טיפול אנטיביוטי למטופלים שלהם ללא כל צורך, רק כדי לתת להם 'תחושה טובה' שהרופא מעניק להם טיפול מסור. גם רבים מבעלי החיים שאנחנו אוכלים מקבלים מנות גדולות של אנטיביוטיקה כחלק מתהליך הגידול.

השימוש המוגזם באנטיביוטיקה, לצד השימוש הרגיל והמוצדק בתרופות הללו, הפעיל לחץ אבולוציוני חריף על החיידקים. אותם חיידקים שבמקרה הופיעה אצלם מוטציה גנטית שתרמה לעמידות כנגד אנטיביוטיקה זכו, לפתע פתאום, ביתרון אדיר על פני החיידקים הלא-עמידים. לאחר כל טיפול תרופתי, מי ששרדו היו תמיד החיידקים העמידים.

בשנות השבעים החל עולם הרפואה להבין את חומרת המצב: עשרות זנים חדשים של חיידקים עמידים הופיעו בקצב מסחרר משנה לשנה. כדי להתגבר על העמידות פותחו תרופות חדשות שהיו 'נגזרות' של תרופות קיימות, שינויים קלים במבנה המולקולרי של החומר הפעיל שעקפו את ההגנות החיידקיות. כשפיתחו החיידקים עמידות גם כנגד הנגזרות, ניסו החוקרים למצוא משפחות חדשות של תרופות אנטיביוטיות בעלות מנגנון פעולה שונה. עד מהרה הופיעו חיידקים עמידים כנגד מספר משפחות שונות בו זמנית.

קרב אבוד

לרוע המזל, כמעט לכל אחד בעולם הרפואה ברור כיום כי הקרב כנגד העמידות לאנטיביוטיקה הוא, קרוב לוודאי, קרב אבוד מראש. שני גורמים עיקריים חוברים כנגדנו.

הראשון הוא יכולתם המרשימה של החיידקים להשתנות ולהתאים את עצמם לתנאי הסביבה. הגנים המקנים עמידות כנגד אנטיביוטיקה מסוימת מתפשטים באוכלוסיית החיידקים באמצעות התרבות וחלוקה מהירה בכל עשרים דקות, ובמקרים רבים אפילו מסוגלים לעבור בין החיידקים באופן 'אופקי'- דהיינו, שני חיידקים שאינם קרובי משפחה, או אפילו מאותו המין, יכולים להחליף ביניהם מידע גנטי כמו שאנחנו מעבירים מתנות מאדם לאדם.

השני הוא העלות הכלכלית הגבוהה של פיתוח תרופה אנטיביוטית חדשה. כל האנטיביוטיקות הנפוצות והשכיחות בטבע נתגלו זה מכבר, וכיום חברת תרופות צריכה להשקיע שנים ארוכות במחקר ובמבחנים קליניים כדי לגלות סוג חדש של אנטיביוטיקה ולוודא את בטיחותה. למשל, תרופה בשם Zyvox שנתגלתה לראשונה ב-1979 יצאה לשוק רק בשנת 2001. גם הרווח שחברת התרופות צפויה לראות מהתרופה החדשה אינו גבוה במיוחד: הטיפול בתרופות כנגד מחלות לב או בכדורים פסיכיאטריים נמשך שנים ארוכות, ואולי אפילו כל החיים – טיפול אנטיביוטי, לעומת זאת, נמשך שבוע או שבועיים בלבד.

ההשקעה האדירה במחקר אל מול הרווחים הזעומים הצפויים ממנו וההנחה הסבירה שהחיידקים יפתחו עמידות כנגד התרופה בתוך זמן לא רב, הביאו לכך שבארבעים השנים האחרונות, מאז סוף שנות השישים, נתגלו רק קומץ אנטיביוטיקות חדשות. כפי שהגדיר זאת אחד הרופאים: 'אנחנו מגרדים את תחתית החבית כדי למצוא אנטיביוטיקות שעובדות.' במילים אחרות, מלאי קליעי הקסם במחסנית שלנו הולך ואוזל במהירות.

חיידקי על

למעשה, ייתכן והוא כבר אזל.
הרופאים משתמשים במונח 'חיידק על' (Super Bug) כדי לתאר חיידק בעל עמידות לכל סוגי האנטיביוטיקות הקיימות בשוק. כדי למנוע הופעת חיידק שכזה, הרופאים משתדלים שלא לעשות שימוש בכל סוגי האנטיביוטיקות אלא לשמור כמה מהן כמעין 'נשק יום הדין' – קלף ג'וקר שאפשר יהיה לשלוף כמוצא אחרון, כשהמטופל גוסס והחיידק אינו מגיב לאנטיביוטיקה אחרת. אחד מאותם קלפים בשרוול הוא 'קָרְבָּפֶּנֶם' (Carbapenem), סוג אנטיביוטיקה ממשפחת הבטא-לאקטם בעל יעילות נגד מגוון רחב במיוחד של חיידקים. סביר להניח שלא תקבלו מרופא המשפחה שלכם מרשם לקָרְבָּפֶּנֶם: התרופה הזו מוחדרת ישירות לווריד, בבית החולים בלבד, ובמצבים קיצוניים ביותר.

ב-2009 התאשפז בבית חולים בשוודיה מטופל שחזר זה מכבר מהודו. הרופאים שטיפלו בו גילו שהחיידק שתקף אותו אינו מגיב לאף סוג אחד של אנטיביוטיקה – וגם, כך גילו לחרדתם, לקָרְבָּפֶּנֶם. בדיקה מעמיקה גילתה שהחיידק המדובר מסוגל לייצר אנזים בשם NDM-1 (האותיות ND הן קיצור של New Delhi) המקנה לו עמידות גם כנגד הקָרְבָּפֶּנֶם – או במילים אחרות, מדובר ב'חיידק על' לכל דבר ועניין. החיידק החדש מצטרף לשורה של חיידקים מחוללי מחלות שמגלים עמידות גבוהה במיוחד כנגד כול או רוב סוגי האנטיביוטיקה הקיימים, כגון חיידקי שחפת, סטפטוקוקים מסוימים ועוד.

חשוב להבהיר שתי נקודות עקרוניות.
הראשונה היא ש'חיידק על' – למרות השם המפוצץ, אינו שונה בהרבה מחיידק 'רגיל': ההבדל היחיד בינם הוא העמידות כנגד אנטיביוטיקה. המשמעות היא שהידבקות ב'חיידק על' לא בהכרח תוביל למוות, או אפילו למחלה: מערכת החיסון שלנו מסוגלת להתמודד כנגד מרבית האיומים האלה.

הנקודה השנייה היא שהסכנה האמתית אינה נובעת מאותו קומץ 'חיידקי על' שמתחילים להתגלות ברחבי העולם, כי אם מהמידע הגנטי שהם אוצרים בתוכם. כפי שציינתי קודם, חיידקים מסוגלים להעביר ביניהם גנים – כך שיש סבירות גבוהה שאנזים כמו ה-NDM-1 עשוי להופיע במגוון גדול של חיידקים חדשים בעתיד.

אנחנו נמצאים, אם כן, על סיפו של אירוע נדיר בתולדות האנושות. יכול מאד להיות שהאנטיביוטיקה, אותה תגלית מדהימה שהביאה ברכה גדולה לאנושות, עומדת להפוך ללא רלוונטית. המחסנית תתרוקן, ואנחנו נחזור לאותו המצב שבו היינו ב-1928, רגע לפני שאלכסנדר פלמינג פתח את דלת המעבדה שלו כשחזר מהחופשה השנתית.
האם אתם מוכנים לעולם ללא אנטיביוטיקה? עולם שבו השתלת איברים הופכת שוב להיות בלתי אפשרית, שהרי אנחנו נותנים למושתלים תרופות המדכאות את מערכת החיסון כדי למנוע דחייה של השתל – ומחליפים אותה באנטיביוטיקה. עולם שבו תוספתן שמתפוצץ, או אפילו דקירה קטנה של קוץ ורד, פירושם גזר דין מוות…

ועד שזה יקרה, ונקווה שלא, יש לי המלצה אחת בלבד אליכם: שטפו ידיים. רוב האנשים אינם מודעים ליעילות האדירה שיש לפעולה הפשוטה הזו במניעת מחלות. על פי מחקרים רפואיים, שטיפת הידיים במים וסבון מפחיתה את הסיכון לחלות בעשרות אחוזים – במיוחד אם שוטפים את הידיים לפני שמכינים אוכל, אחרי ביקור בשירותים או אחרי החלפת חיתול לתינוק.
אין לדעת כיצד יסתיים סיפור האגדה של האנטיביוטיקה, אבל רגע לפני ששרביט הקסמים של הפייה מפסיק להפוך דלעות לכרכרות – אולי כנראה לסינדרלה לחזור אל הסבון והמטאטא…

---

יצירות אשר הושמעו במסגרת הפרק:

פטר והזאב- ס. פרוקופייב
jlbrock44- Winter Walk Silver Trumpet Mix
randumbdots- Scariest Thing

אם היינו רוצים בכך, עד כמה היה קשה ומאתגר טכנולוגית לייבש את הים התיכון? נשמע מסובך?…

-על 'שכבת M' המסתורית, המהווה מעין קרקעית כפולה לים התיכון לכל אורכו ורוחבו…
-על נהר הקדום שזרם מתחת לבאר שבע…
-על ה'אירוע המסיניאני' שבעקבותיו התייבש הים התיכון- כולו!- בתוך פחות מאלף שנה, ואז נתמלא מחדש בשטפון אדיר…
-ועל הרמן סורגל, האדריכל הגרמני שהגה תוכנית שאפתנית מאין כמותה: פרוייקט 'אטלנטרופה'. 

כל זאת ועוד, בפרק שלפניכם. תודה רבה לדינה בר מנחם על העריכה, וליניב דובובסקי שהציע לי את הנושא לפרק זה.

בפרק שמעתם את השיר 'צרות של עשירים', מתוך אלבומה החדש של להקת 'בית אהבות'. פרטים על הלהקה, הופעות קרובות ומוזיקה- תמצאו כאן.

אפליקציית 'עושים היסטוריה' זמינה להורדה בחנות האפליקציות Google Play. זהו פתרון פשוט, זמין ונוח להאזנה לפודקאסט באמצעות הסמארטפון. פרטים נוספים וקישור אל האפליקציה כאן.

---

כשהים התיכון הפך למדבר: על התייבשות הים התיכון ופרוייקט אטלנטרופה

כתב: רן לוי

השכונה בחיפה שבה גדלתי הייתה קרובה מאוד לים. יכולתי לראות את החוף מחלון חדרי, ביליתי שעות עם חברים באיסוף קונכיות וצדפים שהיו על הסלעים ואבי היה לוקח אותי לדוג עמו. לכל אורך ילדותי הים היה נוכח ברקע, כמו תפאורה קבועה בהצגה. כל כך קבועה הייתה התפאורה, עד שהפעם הראשונה שבאמת הבחנתי בה הייתה כשעברנו מאותה השכונה למקום מרוחק יותר מהים, והתחלתי להתגעגע לרעש הגלים ולריח המלח.

הים התיכון היה גם ה'תפאורה' הקבועה לחלק גדול מההיסטוריה האנושית. תרבויות רבות נולדו, שגשגו וגוועו לחופיו. מלכים וקיסרים שילחו ציים וצבאות על גליו. כשלומדים ומשוחחים על ההיסטוריה של אלפי השנים האחרונות, הנחת היסוד שלנו היא שקו החוף של הים התיכון אולי השתנה מעט פה ושם לאורך אלפי השנים האחרונות, אבל במידה זניחה. אחרי הכל, הים התיכון קיים בצורתו הנוכחית כבר כמה עשרות מיליוני שנים, פחות או יותר. שינויים גיאולוגיים משמעותיים על פני כדור הארץ, כמו נדידת היבשות למשל, מתרחשים בפרקי זמן של מיליוני שנים, ואלפיים שנה הם ממש 'הרף עין' בקנה מידה שכזה. אך האירוע הגאולוגי שבו עוסק פרק זה מסקרן כיוון שהוא מכריח אותנו לשקול מחדש את תקפותה של הנחת היסוד הזו.

האי סיציליה שבדרום איטליה היה ידוע במשך אלפי שנים במינרלים שאצורים מתחת לקרקעיתו. הרומאים, ואולי אפילו העמים שקדמו להם, הפיקו מהמכרות שבאי כמויות גדולות של מלח בישול, גבס וגפרית באכות גבוהה. כריית המלח בסיציליה נמשכת גם בימינו, ואפשר למצוא באינטרנט תמונות עוצרות נשימה של מערות ענק, גדולות מספיק כדי להכיל משאיות ומחפרים כבדים, שקירותיהן לבנים כאילו סוידו, ממש לפני דקות ספורות.

מרבצי מלח בים התיכון

אחד המדענים הראשונים שחקר את הגאוגרפיה והמינרלים של סיציליה היה הגאולוג השוויצרי קארל מאייר-איימר (Mayer-Eymar). ב-1867 בחן קארל את שכבות הקרקע במכרות השונים, השווה את המאובנים שמצא בהן והגיע למסקנה שכמעט כולן נוצרו באותו פרק זמן, פחות או יותר: לפני חמישה עד שישה מיליוני שנים. מאייר החליט לכנות את תקופה זו בשם The Messinian Age, או 'הגיל המסיניאני'- על שמה של העיר הסיציליאנית מסינה, שלידה נתגלו כמה ממכרות המלח הגדולים ביותר.

מחקרים נוספים, מאוחרים יותר, העלו ממצא מעניין: לכל אורך היקף הים התיכון, מלוב, סוריה, איטליה ועד ספרד, ניתן למצוא מרבצי מלח ומינרלים עשירים וגם הם נוצרו כולם, כמעט ללא יוצא מן הכלל, בגיל המסיניאני.

מה קרה לפני שישה מיליוני שנים שגרם להיווצרות מרבצי המינרלים האלה? זו הייתה השאלה שסיקרנה את הגאולוגים, אך במשך שנים ארוכות לא היה להם קצה חוט בכדי לענות עליה.

קרוב למאה שנים מאוחר, בשנת 1961, יצא מדען בשם וויליאם ראיין (Ryan) להפלגת מחקר ומיפוי בים התיכון. המיפוי נעשה באמצעות מכשיר סונאר שהיה מותקן על הספינה: זהו מתקן המשדר גלי קול למים ומודד את ההדים החוזרים כדי להסיק מהם את המרחק לקרקעית הים ואת סוגי הסלעים שבה. הסונאר המדובר היה חדשני ומתקדם במיוחד, והיה מסוגל לחדור אפילו אל שכבות הקרקע שמתחת לקרקעית, כמו אולטרה סאונד שמציץ לתוך בטנה של אישה בהיריון.

כשבחן ראיין את תוצאות המדידה, הבחין מיד בשכבה תת^–קרקעית שממנה החזרות גלי הקול היו חזקות במיוחד. שכבה זו הייתה כ-1500 מטרים מתחת לקרקעית הים, ועוביה היה כמה מאות מטרים. עצמת ההחזרים לימדה את ראיין שהשכבה מורכבת מסלעים דחוסים במיוחד. הוא כינה אותה 'M Reflector', או 'שכבת M' בקיצור.

עצם קיומה של שכבת M היה ממצא מעניין, אבל תגליתו הבאה של ראיין הייתה מפתיעה עוד יותר. בכל מקום בים התיכון שבו מדד, גילה ראיין את שכבת M. בכל מקום! היה זה כאילו לים התיכון יש 'קרקעית כפולה', שכבת סלעים דחוסים שעוקבת באופן מדויק אחר קווי המתאר של קרקעית הים אבל קבורה כקילומטר וחצי מתחתיה. מרבצי המלח והגבס לאורך חופי הים התיכון הם, ככל הנראה, קצותיה של שכבת M התת^–קרקעית.

מדידות נוספות שעשו מדענים אירופים ואמריקניים לאורך עשר השנים הבאות איששו את תגליתו של וויליאם ראיין, והיא הפכה לשיחת היום בקרב הגאולוגים. עצם העובדה ששכבת M עוקבת באופן כה מדויק אחר קווי המתאר של קרקעית הים משמעה שמדובר, ככל הנראה, במלח ובמינרלים אחרים שהושקעו בעקבות תהליכי אידוי מי ים.

המסקנות שנבעו מהנחה זו היו מפתיעות ומרתקות מאוד. שכבת M, שעוביה כזכור מאות מטרים, מכילה כמויות אדירות של מלח: שווה ערך, כך מעריכים הגיאולוגים, לכעשרה אחוזים מכלל המלח המומס בכל האוקיינוסים גם יחד…מאין הגיע כל המלח הזה? הפעם, בניגוד לימיו של קארל מאייר במאה ה-19, האמינו החוקרים כי יש בידיהם קצה החוט הנדרש כדי לפענח את החידה.

התאדות מים בים התיכון

הים התיכון, כפי שיודעים המדענים זה מכבר, נמצא ב'אוברדראפט' כרוני במאזן המים שלו. כמות מים שעוזבת את הים התיכון בעקבות התאדות, גדולה יותר מאשר הכמות שזורמת אליו בחזרה כְּמֵַי נהרות או כְּמֵי גשמים. הסיבה היחידה שבעטיה מצליח הים התיכון להתגבר על הגירעון המתמיד היא החיבור בינו לבין האוקיינוס האטלנטי במצרי גיברלטר שבין ספרד האירופית ומרוקו שבאפריקה. האוקיינוס האטלנטי מזרים אספקה קבועה של מים חדשים אל הים התיכון וכך מסייע לו לשמור על מפלס קבוע.

בנוסף, אותה התאדות גורמת לכך שמימיו של הים התיכון מלוחים יותר ממימיו של האוקיינוס האלנטי, והפרש ריכוזי המלחים מביא לכך שמים מלוחים זורמים מהים התיכון בחזרה אל האוקיינוס האטלנטי.

התוצאה הסופית היא שני זרמים שחוצים את מצר גיברלטר: זרם של מים מתוקים (באופן יחסי) שנכנס אל הים התיכון, וזרם של מים מלוחים שנע בכיוון ההפוך. כיוון שמים מלוחים כבדים יותר ממים מתוקים, הזרם שיוצא מהים התיכון יורד אל מתחת לזרם הנכנס והשניים זורמים זה על גבי זה, כמו שכבות בעוגת קרם.

סידור השכבות הזה מושפע מאוד ממפלס מי הים. מצר גיברלטר רדוד יחסית – עומקו כשלוש מאות מטרים בסך הכול – ולכן הוא מהווה מעין צינור צר שדרכו עוברים שני הזרמים. אם מפלס מי הים גבוה, אזי שני הזרמים עוברים דרך המצר ללא קושי – אך אם המפלס יורד, המרחב הפנוי עבור זרם המים המלוחים מצטמצם. המים המתוקים ממשיכים לזרום על פני השטח כמו מקודם, אבל הזרם העשיר במלחים בשכבה הנמוכה יותר- נבלם.

לפני כשלושים מיליוני שנים התנתקתה יבשת אנטרקטיקה מיבשת אוסטרליה והחלה נודדת אל הקוטב הדרומי. כמה מיליוני שנים לאחר מכן נוצר החיבור היבשתי בין אמריקה הצפונית והדרומית, והאוקיינוס האטלנטי נפרד מהאוקיינוס השקט. תהליכים גאוגרפיים אלה הביאו לשינויים משמעותיים בזרמי הים והתוצאה הסופית הייתה תחילת תהליך התקררות ממושך של כדור הארץ כולו.

התקררות זו לא הייתה רציפה לחלוטין: היו בה תקופות קרות יותר – כמו עידני הקרח – ותקופות קרות פחות. בתקופות הקרות התרחבו הקרחונים וכיסו שטחים נרחבים על פני כדור הארץ, ומפלס מי האוקיינוסים ירד באופן ניכר עד כדי שישים מטרים ויותר. בתקופות החמימות הקרחונים הפשירו, ומפלס מי הים שב ועלה.

המדענים שיערו שהשינויים המחזוריים בגובה פני הים הם אלה שהביאו להיווצרות שכבת המלח העבה מתחת לים התיכון. בכל פעם שמפלס מי הים ירד, זרם המים המלוחים שעוזב את הים התיכון דרך מצר גיברלטר נקטע- וכיוון שפחות מים מלוחים עזבו את הים התיכון, הוא הפך להיות מלוח יותר.  ריכוז המלחים הגבוה וההתאדות הבלתי פוסקת הביאו לכך שכמויות גדולות של מלח שקעו אל קרקעית הים התיכון. מים מהאוקיינוס האטלנטי המשיכו לזרום פנימה ללא הפרעה, והביאו עימם אספקה של מלח חדש שהחליף את המלח השוקע. כך במשך מאות אלפי שנים לכל אורך הגיל המסיניאני, הצטברו כמויות מלח אדירות על קרקעית ים.

השערה זו נתנה הסבר משכנע למדי לאופן היווצרותה של שכבת M: שינויים מחזורים באקלים הביאו לעלייה ולירידה במפלס מי הים, ובכל פעם שהמפלס ירד, ריכוז המלחים בים התיכון עלה, ונוצרו מרבצי מלח עבים בקרקעית. אך כמו שקורה לעתים קרובות במדע, תגלית חדשה טרפה את הקלפים והכריחה את החוקרים לבחון מחדש את השערותיהם.

משקעי גבס

הספינה Glomar Challenger הייתה 'שועל קרבות' ותיק, אפשר לומר, בכל הקשור לקידוחים תת^–מיימים. בשנות השישים השתתפה הספינה במחקר רחב בשם Deep Sea Drilling Project, שבמסגרתו נחפרו דגימות קרקע מאזורים רבים באוקיינוסים ברחבי העולם. פרויקט הקידוח הגלובלי היה מוצלח מאוד והניב גילויים חשובים. בעקבותיו אותו מחקר זכתה ה-Glomar Challenger למימון נוסף, הפעם למחקר שיתמקד בים התיכון ובשכבת M המסתורית שלו. הספינה יצאה לדרכה ב-1970, ובראש המשלחת עמדו שני מדענים: הראשון היה קנת' סו (Hsu), גאולוג שוויצרי ממוצא סיני, והשני מיודענו וויליאם ראיין – האיש שגילה את דבר קיומה של שכבת M עשר שנים קודם לכן.

קידוח תת^–מיימי הוא עסק מסובך ועדין מאין כמותו. על הספינה הקודחת להישאר יציבה במקומה בדיוק של מטרים ספורים, וכל שינוי במזג האוויר עשוי לטרפד את הקידוח. מטרתם של סו וראיין הייתה שאפתנית במיוחד: שכבת M אליה ניסו להגיע הייתה קבורה בעומק של יותר מקילומטר מתחת לקרקעית, והקרקעית עצמה הייתה בעומק של שלושת אלפים מטרים מתחת למים… הקידוחים הראשונים שביצעה הספינה לא היו מוצלחים והמקדח לא הצליח להגיע אל העומק הדרוש.

בעשרים ושמונה באוגוסט הורידה ה- Glomar Challenger את המקדחה למים, דרומית לאיים מיורקה ואיביזה. מזג האוויר האיר פנים והקידוח התנהל כשורה: המקדח חדר אל שכבת M, ושם התקדם בקצב אטי למדי של פחות ממטר בשעה. סו וראיין נשארו ערים עד לפנות בוקר, אך לבסוף החליטו לתפוס תנומה.

הם לא הספיקו לישון זמן רב שכן לאחר כמה דקות דפק על דלת חדרם אחד מאנשי הצוות ובישר להם שהמקדח חזר אל פני השטח. סו וראיין מיהרו אל הסיפון, ושם המתינה להם דגימת הקרקע שהעלתה המקדחה: גבישים לבנים וחלקים. כשבחנו את הסלעים והמשקעים שבדגימה, הבינו שני החוקרים שעלו על משהו יוצא דופן.

גם קנת' וגם ביל עבדו, בעבר, באבו דאבי שבמפרץ הפרסי. במסגרת מחקריהם נתקלו לא פעם בסלעים בשם 'אנהידריטים': משקעים דמויי גבס, שנוצרים באזורים שבהם המים נאספים בבריכות רדודות וחמות מאוד, כפי שניתן למצוא באקלים המדברי של המפרץ הפרסי. כה חמים צריכים להיות המים כדי שיווצרו משקעי אנהידריט, עד שאפילו בים המלח החם שלנו המים אינם חמים מספיק לצורך זה!

ניסיונם האישי העשיר אפשר לסו ולראיין להבחין מייד כי הגבישים הלבנים והחלקים שהעלתה המקדחה משכבת M היו, ללא כל צל של ספק, אנהידריטים: במילים אחרת, סלעים שלא יכולים להיווצר, בשום פנים באופן, בתנאים השוררים במים הקפואים והחשוכים שלושה קילומטרים מתחת לפני הים.

וזה עוד לא הכול. בדיקה מעמיקה יותר של דגימת הקרקע איתרה בהם גם חלוקים – אבנים עגולות וחלקות, מהסוג שניתן למצוא על שפת נחלים – וגם מאובנים של צדפות קטנות שחיות בדרך כלל קרוב לחוף, צדפות שהיו קטנות ובלתי מפותחות, כאילו חיו בתנאים קשים במיוחד.

קנת סו' וביל ראיין הבינו מייד מה יכולה להיות הסיבה לקיומם של הסלעים והממצאים שהעלו משכבת M. יש רק הסבר הגיוני אחד – השערה שהעלו חוקרים אחרים כמה שנים קודם לכן, ואשר הממסד המדעי סירב בעקשנות לקבל כיוון ש… ובכן… היא הייתה קיצונית מדי, בלשון המעטה.

קניון באר שבע – עזה

בימינו, הקשר בין רצועת עזה והעיר באר-שבע מסתכם, איך נגדיר זאת – בייבוא אווירי של צינורות מתכת. לפני שישה מיליוני שנים, עם זאת, הקשר ביניהן היה הדוק יותר.

אם ייצא לכם לבקר בבאר שבע, אני ממליץ לכם לקפוץ לקניון. לא, לא לזה של מוכרי השווארמה וחנויות הבגדים אלא לקניון השני, הוותיק יותר. סעו לפינת הרחובות יהודה הלוי, שמעון בר-גיורא ורבי עקיבא, ותמצאו שם מחצבה ישנה שהייתה פעילה בימי השלטון העות'ומני ואפילו קודם לכן. מחצבה זו היא חלק מתוואי של נהר קדום אשר חצב קניון שמתחיל בדימונה שבמזרח והסתיים עשרות קילומטרים משם, ברצועת עזה. הקניון כולו קבור כיום מתחת לפני הקרקע, אך ניתן לראות אותו מבצבץ באזורים מסויימים כמו במחצבה הישנה שבשכונה ד'. הפרט המעניין והחשוב לענייננו הוא שבשפך הנהר, באזור רצועת עזה, עומק הקניון מגיע לכקילומטר וחצי מתחת לפני הים. קניונים תת^–קרקעיים עמוקים שכאלה נתגלו במספר מקומות נוספים מסביב לים התיכון: בלוב, צרפת, מצרים וחופים אחרים. למשל, מדידות שנעשו לצורך איתור נפט גילו קניון תת^–קרקעי שעובר מתחת למסלולו הנוכחי של הנילוס, ואשר עומקו באזור השפך יותר מאלפיים וחמש מאות מטרים. לשם השוואה, עומקו המירבי של הגראנד קניון בארצות הברית הוא כ-1800 מטרים בלבד.

התמונה המצטיירת מתגליות אלה מפתיעה ובלתי צפויה עד מאד. לפני כשישה מיליוני שנים היה מפלס הים התיכון נמוך בכשניים וחצי עד שלושה קילומטרים מגובהו הנוכחי- או במילים אחרות, הים התיכון התייבש ונעלם. כל מה שנותר מגוף המים האדיר והמרשים הוא כמה אגמים רדודים שקיבלו זרזיפי מים מנהרות מרוחקים.

האם אתם מסוגלים ליצור בדמיונכם תמונה של הים התיכון כולו, יבש וחרב? עמק אדיר ורחב ידיים, אלפים על אלפים של קילומטרים רבועים שהיו מלאים בכמויות אדירות של מים – ונעלמו? מדבר הים התיכון היה סביבה כה מוזרה ובלתי שגרתית, עד שאין לו כל מקבילה עכשווית על פני כדור הארץ. לשם השוואה- ים המלח, הנקודה הנמוכה ביותר בעולם, נמצא מעט יותר מארבע מאות מטרים מתחת לפני הים. פניו של מדבר הים התיכון, לעומת זאת, היו כשלושה קילומטרים מתחת לפני הים. בעומק זה הלחץ האטמוספרי של האוויר גבוה כמעט פי שניים מהלחץ על פני השטח, והטמפרטורה בצהרי היום גבוהה בכארבעים מעלות מהטמפרטורה בגובה פי הים כיום: בימים חמים, סביר להניח שהטמפרטורה עמדה על שמונים מעלות צלזיוס. אגמי המים שניקוו בתחתית העמק היו, ללא ספק, מלוחים מאוד: אף בעל חיים ימי אחד, פרט אולי לאצות או לחיידקים עמידים במיוחד, לא היה שורד בהם יותר מכמה דקות. תנאֵי הסביבה במדבר הים^–תיכוני היו קשים כל כך, עד שלעומתם ים המלח שלנו נראה כמו מלון "הכול-כלול".

תמונה משונה זו של סביבה "כמעט חייזרית" היא הסיבה לכך שמרבית המדענים והחוקרים התקשו לקבל את האפשרות שהים התיכון אכן התייבש לגמרי בגיל המסיניאני, על אף שבשנות החמישים והשישים נתגלו עוד ועוד קניונים עמוקים שכאלה. חברה אמריקנית, לדוגמה, גילתה בשנות החמישים של המאה העשרים, קניון עמוק סמוך לחופי לוב בזמן קידוח לאיתור נפט. מדעניה כתבו מאמר שבו תיארו את התגלית והעלו את ההשערה שמפלס הים התיכון היה נמוך בהרבה משהוא כיום אך אף מגזין מדעי נחשב אחד לא היה מוכן לפרסם את המאמר. אין פלא, אם כן, שחלק גדול מהמדענים שחשפו קניונים שכאלה במקומות נוספים לחופי הים התיכון, ניסו למצוא להם הסברים מפותלים ומסובכים – רק כדי להימנע מהאפשרות שהים התיכון התייבש.

תוצאות הקידוח התת^–ימי של ה-Glomar Challenger היו, עם זאת, חד משמעיות ובלתי ניתנות להפרכה. הסלעים שהביאה משכבה M היו יכולים להיווצר אך ורק באגמי המלח הרדודים והלוהטים של מדבר הים התיכון. ממצאים אלה, בשילוב הקניונים התת^–קרקעיים העמוקים, שיכנעו גם את הספקנים העקשנים ביותר.

טרם התקבלה תאוריה שמקובלת על כל החוקרים בתחום, אך זו התמונה המלאה כפי שהיא מצטיירת על פי הידוע לנו כיום.

לפני כשישה מיליוני שנים חברו שתי תופעות גיאולוגיות נפרדות ליצירת אירוע יוצא דופן. התקררות כדור הארץ הביאה לירידת מפלס מי האוקיינוס האטלנטי. במקביל, יבשת אפריקה נעה צפונה, התקרבה אל אירופה וגרמה לקרקעית מצר גיברלטר להתרומם באטיות כמו פלסטלינה שנדחסת בין שתי כפות ידיים לוחצות. מצר גילברלטר נסגר באופן חלקי, וזרם המים המלוחים העוזב את הים התיכון- נקטע. ריכוז המלחים בים התיכון עלה באופן משמעותי, וכנראה פגע קשות בבעלי החיים שבו.

סגירה חלקית זו של המצר נמשכה, קרוב לוודאי, כמאה אלף שנים שבמהלכן שקעו כמויות גדולות של מלח ומינרלים נוספים אל הקרקעית כתוצאה מהתאדות המים. העליות והירידות המחזוריות של גובה מי הים באוקיינוסים, כתוצאה משינויי האקלים, שמרו על מפלס המים בים התיכון וסיפקו לו מלח חדש.

ואז, לפני 5.8 מיליון שנים, התרוממה קרקעית המצר במידה מספיקה כדי לקטוע לחלוטין את זרימת המים מהאוקיינוס האטלנטי. בהעדר מקור המים החיוני הזה, התייבש הים התיכון במהירות מסחררת: על פי כמה הערכות ירד מפלס הים במספר מטרים בכל שנה, והים כולו נעלם בתוך פחות מאלף שנה… במשך חצי מיליון השנים הבאות היה הים התיכון יבש כמו באגט שנשאר על השולחן למשך הלילה.

מילויו מחדש של הים התיכון

ואז, כמובן, יש העניין הפעוט של המילוי מחדש.

העות'ומנים שהפעילו את המחצבה הישנה שבשכונה ד' הפיקו ממנה אבני גיר יפות ובנו מהן את כמה מבנייניה העתיקים של באר שבע. אם תביטו על אבני הגיר מקרוב, תוכלו לראות שהן עשירות במאובני אלמוגים וקונכיות… כמה מוזר. אלמוגים וקונכיות? אמנם ההיכרות שלי עם בירת הנגב מסתכמת באירוע מצער שבו נרדמתי ברכבת, פיספתי את תל-אביב והתעוררתי באמצע המדבר (סיפור אמתי, דרך אגב) אבל אני די בטוח שאם היה חוף ים בבאר שבע, הייתי שומע עליו.

גם המהנדסים הסובייטים שתיכננו את סכר אסואן המצרי זכו להפתעה דומה. הם הניחו שהקרקע מתחת לאזור אסואן עשירה בסלעי גרניט, אבל במהלך החפירות הופתעו לגלות שלמעשה מדובר במשקעים שמקורם במי ים מלוחים. סכר אסואן, למי שאינו מכיר, נמצא יותר מאלף ומאתיים קילומטרים דרומית לחופי הים התיכון!

ממצאים אלה ודומים להם מצביעים על כך שבשלב כלשהו הים התיכון שב והתמלא מחדש, והציף את הקניונים שחצבו הנהרות. זו עובדה ברורה מאליה, כיוון שהים התיכון מלא כיום- אבל הנקודה החשובה כאן היא המהירות בה הוצפו עמקי הנהרות האלה.

ראיתם בחדשות את היום שבו נפתח הסניף של H&M בקניון עזריאלי? ראיתם את מאות הנשים מתפרצות אל החנות כמו עדר של באפלו בסוואנה? אלו היו, בסך הכול, נשים שמאוד מאוד… מאוד מאוד… מאוד… רצו לקנות בגדים. עכשיו דמיינו לעצמם אוקיינוס שלם שניצב מאחורי קפל דק יחסית של קרקע במצר גיברלטר, כמו סכר קטן שעומד בדרכו של עולם שלם של מים. ועכשיו, יש סדק בסכר.

קיימות שתי השערות לגבי האופן שבו נפרץ סכר מצר גיברלטר. יש מדענים שטוענים שהמים מהאוקיינוס האטלנטי התנפצו אל הים התיכון במפל אנכי אדיר שכמותו לא נראה מעולם: מיליון מטרים מעוקבים של מים בכל שנייה, פי 400 ויותר מספיקת מפלי הניאגרה. אחרים משערים שהזרם חצב לעצמו קניון בעל שיפוע מתון, ברוחב של 200 קילומטרים ובעומק של 250 מטרים, וכך נוצר נהר גדול פי אלף מהאמזונס. כך או כך, ברור שמילוי הים התיכון היה עניין מהיר מאוד- אולי אפילו שנתיים בלבד. הקניונים העמוקים כדוגמת קניון באר שבע – עזה והנילוס הקדום התמלאו במי ים שוצפים, וזו הסיבה לסלעי המשקע הימיים, לצדפות ולאלמוגים שנתגלו בהם.

המחשבה על אגן כה גדול כמו אגן הים התיכון שעובר ממדבר מוחלט לים עמוק בתוך זמן כה קצר עוצרת נשימה ובלתי נתפסת כמעט. באותו הזמן ממש החלו להתפתח ההומינידים הראשונים באפריקה. מי יודע, אולי עמד איזה קוף מפותח על צוק גבוה, וחזה בהשתאות במראה שצאצאיו יכולים רק לחלום עליו.

הרמן סוגל

אחד האספקטים המעניינים של סיפור התייבשותו של הים התיכון הוא, לטעמי, פרקי הזמן הקצרים של ההתרחשויות. ההתייבשות ארכה כאלף שנה בלבד, הרף עין במונחים גאולוגיים – והמילוי אפילו פחות. אלו פרקי זמן שאנחנו, בני האדם, מסוגלים לתפוס: אמנם אלף שנה הם זמן ארוך, אבל פה ושם יש מבנים ומונומנטיים אנושיים ששרדו פרקי זמן ארוכים יותר.

עצם ההבנה ששינויים כבירים בגאוגרפיה של כדור הארץ, כמו ריקון ים שלם ממים, עשויים להתרחש בפרקי זמן 'אנושיים', בניגוד למיליוני או לעשרות מיליוני שנים – נותנת בידינו נקודת מבט חדשה ומעניינת על ההיסטוריה שלנו, ועד כמה היא שברירית.

למשל, ידוע לכל שהים התיכון מילא תפקיד חשוב מאוד בהתפתחות התרבות האנושית. יורדי הים המוקדמים הפיצו בעזרתו סחורות, המצאות ומנהגים. יון, רומא ומצרים – הציוויליזציות שעיצבו את תרבותנו – חייבות לו חלק ניכר מהצלחתן וגדולתן. מה היה קורה לו הים התיכון לא היה מתמלא מחדש? האם גם אז היו התרבות והטכנולוגיה שלנו מפותחות כל כך כפי שהן היום, או שאולי בהיעדר הים ההתפתחות הייתה מתעכבת והיינו נמצאים היום במקום שבו נמצאנו, נאמר, לפני אלף שנים?

ומה היה קורה, רחמנא ליצלן, לו המילוי מחדש של הים התרחש לא לפני חמישה מיליוני שנים, אלא לפני עשרת אלפי שנים? הצונמי האדיר הזה, אולי הגדול ביותר שאי פעם שטף את כדור הארץ, היה מוחק עמים שלמים ומחזיר את התרבות האנושית אלפי שנים לאחור.

לנקודת המבט הזו יש תוצאת לוואי מרתקת נוספת, שקשורה דווקא לעתידנו. כדי לדון בה אקח אתכם שוב אל העבר – אבל הפעם אל העבר הקרוב יותר.

הרמן סורגל (Sorgel) נולד בגרמניה בשנת 1885. הוא למד ארכיטקטורה, וכבר במהלך לימודיו הפגין נטייה לחשיבה עצמאית. עבודת הגמר שלו, למשל, נפסלה פעמיים כיוון ששילב בתוכה רעיונות פילוסופיים בלתי שגרתיים לגבי הקשר שבין ארכיטקטורה לאמנות. הרמן היה גם עיתונאי וסופר, ובשנת 1925 התמנה להיות עורכו של מגזין אדריכלות גרמני ששימש לו גם כבמה להשמיע את רעיונותיו.

באותו הזמן, בערך, קרא הרמן ספר בשם Outline of History ('קווי מתאר של ההיסטוריה', בתרגום חופשי) פרי עטו של ה' ג' וולס, סופר המדע הבדיוני המפורסם שגם כתב לא מעט ספרי עיון והיסטוריה. בספר סיפר וולס על מרבצי המינרלים שבסיציליה ובמקומות נוספים סביב הים התיכון, והעלה את ההשערה שהם נוצרו כתוצאה מהתייבשות חלקית של הים בזמן עידן הקרח האחרון, לפני כחמישים אלף שנה.

כיום אנחנו יודעים שהשערה זו שגויה, ושמקור המרבצים הוא כאמור בגיל המסיניאני הקדום יותר אבל הסבריו של וולס הסעירו את דמיונו של הרמן סורגל. האם באמת ייתכן, שאל האדריכל את עצמו, שניתן לייבש את הים התיכון כולו, ולו באופן חלקי?

שנות העשרים של המאה העשרים היו ימים עגומים וחשוכים מאוד בתולדות אירופה. היבשת ליקקה עדיין את פצעי מלחמת העולם הראשונה על מיליוני הרוגיה ונפגעיה, והיה צריך לבנות מחדש ערים שלמות. האיבה והפחד ששררו בין המדינות לא התפוגגו בתום המלחמה, כפי שתעיד מלחמת העולם השנייה שהתחוללה כעבור שנים ספורות בלבד. בנוסף, היה ברור לכולם שההגמוניה האירופית הקולוניאליסטית על שאר העולם נעלמה ואינה עוד ושמרכז הכובד הכלכלי והצבאי עבר מערבה, אל ארצות הברית. סין ויפן המתעוררות במזרח הרחוק היוו איום פוטנציאלי נוסף. סורגל, והוגים רבים אחרים באותה התקופה, הביטו אל העתיד ולא היו יכולים למצוא בו ולו נקודת אור אחת לגבי עתיד אירופה. אם כלום לא ישתנה, היבשת שבה צמחה התרבות האנושית המודרנית תהפוך להיות החצר האחורית הענייה והנחשלת של המעצמות הגדולות החדשות.

פרוייקט פנרופה

אך סורגל היה אדם שלא חשש לחלום ולחשוב בגדול. בשנת 1927 החל לחשוב על רעיון חדש שעלה במוחו, ושנתיים מאוחר יותר תיאר אותו בספר שהוציא, ושמו: "הנמכת הים התיכון והשקיית הסהרה: פרוייקט פנרופה".

במרכז תוכנית פנרופה של סורגל- אשר שמה שונה מאוחר יותר ל'אטלנטרופה'- ניצב הרעיון הבא: לבנות סכר ענק, שלושים וחמישה קילומטרים רוחבו, שיחסום את מצר גיברלטר. בתוך כמה עשרות שנים בלבד יירד מפלס הים התיכון בכמאתיים מטרים בערך, ועולם שלם של אפשרויות ייפתח בפני האירופים.

למשל, ניתן יהיה להפיק חשמל מהסכר ההידרואלקטרי הגדול – חשמל בכמות שתספיק לצרכיה של אירופה כולה, ואפילו יותר. ירידת פני הים תחשוף כשש מאות אלף קילומטרים רבועים של קרקע חדשה שהייתה בעברה שקועה במים, וכעת ניתן יהיה לנצל אותה לחקלאות ולתעשייה. הברכה הגדולה ביותר, שיער סורגל, תהיה היווצרות שני גשרים יבשתיים שיחברו בין אירופה ואפריקה: אחד במצר גיבלרטר הסכור, והשני באמצעות גשר ארוך שייחבר את סיציליה וטוניסיה – משימה שהייתה בעבר בלתי אפשרית אבל כעת, כשמפלס הים נמוך בהרבה, תהפוך למעשית. אירופה ואפריקה יתמזגו ויהפכו ליבשת אחת גדולה אשר הים התיכון הוא לא יותר מאגם גדול גדול במרכזה, כמו האגמים הגדולים בצפון-מערב ארצות הברית, למשל. אדם יוכל לעלות על הרכבת בברלין, ולרדת ממנה בקייפטאון…

תכנית אטלנטרופה צברה תומכים רבים בקרב הוגים ואדריכלים אירופיים, וקל להבין מדוע. ראשית, החיבור עם אפריקה יפתח בפני אירופה יבשת שלמה עתירה בחומרי גלם מכל סוג – החל מנפט וכלה ביהלומים – והתעשייה האירופית תפרח. מיקומה הדרומי של אפריקה פירושו גם שהאקלים שלה הוא מגוון יותר, ומדינות אירופה יוכלו להנות מגידולים חקלאיים מכל סוג. סורגל תיכנן גם לסכור את נהר הקונגו וליצור במרכזה של אפריקה שני אגמים מלאכותיים ענקיים – 'אגם קונגו' ו'ים צ'אד'. המים שייאספו באגמים האלה יאפשרו להשקות את מדבר הסהרה, ויהפכו אותו משממה לגן עדן פורח. החשמל שיופק מהסכר שבגיברלטר יעלים את התלות האירופית בנפט מיובא, וייתן דחיפה גדולה לתעשייה המקומית.

שנית, ואולי חשוב יותר, תוכנית אטלנטרופה עשויה להביא סוף סוף את השלום והאחדות ליבשת המסוכסכת והאלימה. יהיו מספיק שטחים חדשים לכולם בים המיובש ובאפריקה. יהיו מספיק חומרי גלם. לא תהיינה עוד סיבות להילחם! אירופה תהפוך לגוש יחיד ורב עצמה אשר יתחרה במעצמות המתעוררות במערב ובמזרח.

אחד מאלה שהתנדבו לסייע לסורגל להעלות את תכניותיו על לוחות השרטוט היה האדריכל הגרמני^–יהודי אריך מנדלסון. מנדלסון הבין שירידת מפלס הים התיכון תשנה מאד את קו החוף של פלסטינה, ותפתח שטחים גדולים וחדשים להתיישבות יהודית. רק כדי לסבר את האוזן, ירידת מפלס המים במאתיים מטרים בלבד תכפיל את שטחו של כל מישור החוף ואף יותר. מנדלסון קיווה שהשטחים החדשים יפתרו את הסכסוך היהודי^–ערבי בדרכי שלום: במילים אחרות, נזרוק את היהודים לים, אבל נדאג לייבש אותו קודם. עם עליית היטלר לשלטון נאלץ מנדלסון לברוח מגרמניה, והפך לאדריכל מפורסם ודומיננטי בארץ ישראל.

התנגדות חריפה

חדי האוזן שביניכם ודאי שמו לב שסורגל ותומכיו נטו להתעלם מהעובדה שאפריקה מאוכלסת בבני-אדם, ושלבני אדם אלה יהיו אולי השגות לגבי האפשרות שעריהן יוצפו מתחת לאגמים מלאכותיים, למשל. סורגל וחבריו, אם נהיה כנים, 'לא ספרו' את האפריקנים. אבל אין טעם לזקוף זאת לרעתו של סורגל: זו הייתה, באותם הימים, ההשקפה המקובלת בקרב מרבית האינטלקטואלים האירופים. אפריקה הייתה, לדידם, יבשת ברברית שמאוכלסת בפראים חסרי בינה, ועל האירופים הוטלה החובה והזכות להביא אליהם את הציוויליזציה. סורגל שיער שהאפריקנים רק ירוויחו מהמפעלים הגדולים, פרוייקטי הבניה המונומטליים והכסף האירופי שיזרום אל היבשת השחורה. ואם לא… אז מה.

האמירה שתכנית אטלנטרופה הייתה אתגר טכנולוגי אדיר היא, כמובן, לשון המעטה. מדובר במזם התעשייתי הגדול ביותר שידעה האנושות מאז ומעולם. סורגל לא היה תמים: הוא ידע שמימוש חזונו ייארך מאות שנים ויעלה סכומי כסף בלתי נתפסים, אבל עשה את תכניותיו בהתאם. הוא פרס את מזמי הבניה על פני עשרות שנים, כך שלא יהיה צורך להקים את כולם בבת אחת, וניתן יהיה להשתמש ברווחים מהסכר ההידרואלקטרי כדי לממן את שאר הפרויקט. הוא לקח דוגמה ממזמים טכנולוגיים גדולים ושאפתניים מאוד כמו הקמת הסכרים הגדולים בהולנד, תעלת סואץ ותעלת פנמה כדי להראות שאם נרצה – אין זו אגדה.

אך לצערו של סורגל, הוא נתקל גם בהתנגדות חריפה מאוד – בעיקר מצד אירופים שהיו אמורים להפסיד ממימוש התכנית, ושאותם כן היה צריך לקחת בחשבון. האיטלקים, למשל, לא היו מוכנים לשמוע על ייבוש הים: ערי הנמל הגדולות שלהם, כמו גנואה למשל, יהפכו בבת אחת ללא רלוונטיות, והכלכלה האיטלקית השברירית תקרוס. גם הצרפתים, שהיו עתידים לאבד את הנמל של מרסיי, התנגדו. סורגל הציע לחצוב תעלות מים גדולות אל הנמלים שיהיו כעת בלב היבשה כדי לשמר את תפקודם, ואפילו תכנן סכרים מיוחדים שישמרו על ונציה מוצפת – אך רעיונות אלה לא הפחיתו מעצמת ההתנגדות.

בתחילת שנות השלושים תפסו הנאצים את המושכות בגרמניה, וסורגל היה משוכנע שנפתח בפניו חלון הזדמנויות מעולה. הנאצים היו ידועים כחובבים של מזמי בניה בקנה מידה גדול לתפארת האומה הגרמנית, וסביר להניח שלא תהיה להם בעיה 'לדרוס' באגרסיביות כל מי שיתנגד לתכנית. לרוע מזלו של סורגל, גם הנאצים לא התלהבו מאטלפנטרופה: הרי הבסיס לכל התוכנית היה הרצון לאחד את אירופה, למנוע סכסוכים ומלחמות ושכולם יחיו בשלום זה עם זה. הקונספט הזה לא ממש התאים לנאצים.

עם פריצת מלחמת העולם השנייה ירדה תוכנית אטלנטרופה מעל סדר היום הציבורי. סורגל המשיך לכתוב ספרים ומאות מאמרים על הנושא, אבל לא זכה להצלחה מרובה. בתחילת שנות החמישים שוב עלתה מידת ההתעניינות ברעיונותיו כחלק מהרצון לשקם את אירופה אחרי המלחמה – אבל אז הופיעה האנרגיה הגרעינית כתחליף מעשי וזול לאנרגיה הידרואלקטרית, הפכה את הסכר במצר גיברלטר ללא יעיל ושמטה את הקרקע מתחת לרגליו של סורגל.

ביום חג-המולד, 1952, יצא הרמן סורגל על אופניו להרצאה שהיה אמור להעביר באוניברסיטה לא הרחק מביתו. מכונית שעברה בכביש סטתה מנתיבה, פגעה בו בעצמה וברחה מהמקום. סורגל נהרג במקום. המכונית הפוגעת לא אותרה מעולם.

הרמן סורגל הלך לעולמו לפני למעלה מחמישים שנה, אך קשה לומר את אותו הדבר לגבי רעיונותיו. גם כיום יש מי שמזכירים את פרוייקט אטלנטרופה מדי פעם, ובכל שנה יוצאים מאמרים אקדמאיים שמנתחים בפירוט אספקטים שונים שלו, כמו יעילות כלכליות והיתכנות הנדסית.

אם הייתי שואל אתכם בתחילת הפרק, עוד לפני ששמעתם על האירוע המסיניאני, אם ניתן לרוקן את הים התיכון כולו בתוך כמה מאות שנים – אני מניח שרובכם הייתם מטילים בכך ספק. כמה משאבות צריך לבנות כדי לרוקן ים? לאיפה נשפוך את המים? על פניו, ריקון של ים שלם נראה כמו אתגר טכנולוגי בלתי אפשרי.

אבל הוא אפשרי, ועכשיו אתם גם יודעים איך ניתן לבצע זאת בפועל: כל מה שצריך הוא לבנות סכר גדול על מצרי גיברלטר – משימה כבירה, ללא ספק, אבל אחת שהייתה ניתנת ליישום כבר לפני מאה שנים, בימיו של הרמן סורגל. נכון להיום השאפתנות האנושית הטבעית שלנו, זו שאיפשרה לנו לבנות פירמידות ולהגיע לירח, מרוסנת על ידי הידיעה שאיננו מבינים עד הסוף את המשמעויות של שינוי גאוגרפי כה גדול. מי יודע אלו השלכות יהיו לייבוש של הים התיכון על האקלים העולמי? על האקולוגיה שלנו? היעלמות המים תביא להפחתת הלחץ על קליפת כדור הארץ, ומי יכול לשער מה יהיו ההשלכות לכך- רעידות אדמה חזקות, או התפרצויות געשיות בלתי צפויות… ומה יקרה אם הסכר הגדול ייפרץ בטעות? יש לנו סיבה טובה להיות מהוססים.

אך ההיסטוריה האנושית מלמדת שקשה לנו לרסן את הדחפים הטבעיים שלנו. אם משהו אפשרי ובעל פוטנציאל מועיל, חזקה עלינו שמתישהו בעתיד יבוא מהנדס, מדען או פוליטיקאי ויציע: בואו נייבש את הים התיכון, במלואו או בחלקו. לא מן הנמנע שבעוד חמישים, מאה או מאתיים שנים מהיום צאצאינו יחיו לחופיו של ים תיכון שונה מאד מזה שאנחנו מכירים. ומה אז? מי יודע. זו יכולה להיות הצלחה מסחררת שתביא פריחה ועושר לכל העמים באזורינו, או אסון אקולוגי שכמותו קשה אפילו לדמיין.

ועד שזה יקרה, תרשו לי לסיים במילים מתוך השיר 'בדרך אל הים', של להקת משינה.

"כולם אומרים מחר יבוא שלום,

אבל עלינו כבר הקיץ הקץ,

ועד שיפתחו את השסתום,

אני יורד לים להתרחץ…"

רגע… הלו… מה זה?! איפה הים? היי! מציל!! היה פה ים… מה זה… תחזירו לי את הים שלי…!!

---

יצירות אשר הושמעו במסגרת הפרק:

ramblinglibrarian – Dream On This Side
Zooma Zooma Baccalà Sicily musicians Italian Folk Music
Strait Of Gibraltar- Bob Culbertson, Chapman Stick
CSoul – Common Elements
John_Butcher – at ISSUE July 2010
ghost – why journey

בפרק זה נספר את סיפורה של טכנולוגיית הקירור, ועל האופן שבו הפכה את הגלידה ממעדן לעשירים-בלבד לנחלת כלל הילדים…

–כיצד יכלו להנות אצילי פרס מגלידה מרעננת בקיץ, בימים שלפני המצאת המקרר?
-על פרדריק טיודור, 'מלך הקרח', שהצליח להביא קרח למקומות מפתיעים…
-ועל הרופא שביקש להלחם בקדחת הצהובה והמציא מקרר…

(תודה לערן כהן על הרעיון- ועל הסיוע בתחקיר!)

האזנה נעימה!
רן

---

הרשמה לפודקאסט:

רשימת תפוצה במייל | iTunes | אפליקציית 'עושים היסטוריה' לאנדרואיד | RSS Link | פייסבוק | טוויטר

---

גלידה, סיפור מלחמה: על ההיסטוריה של הקירור

כתב: רן לוי

אם אתם מחפשים הוכחה למקורותיהם המשותפים של בני האדם ושאר בעלי החיים בטבע, אין צורך באנליזה גנטית או ניסויים מסובכים. כל שעליכם לעשות הוא לבקר בגן שעשועים טיפוסי, עדיף בקיץ, ולהמתין בסבלנות. הביטו בילדים המשחקים בכדור, מתנדנדים בנדנדה או מתגלשים על המגלשה. הם מאושרים: צוחקים בקולי קולות ונהנים מכל רגע. חמודים כל כך! אבל ברגע אחד, הכול יכול להשתנות.

מי שלא חזה בשינוי במו עיניו, כמעט יתקשה להאמין. ברגע שהילדים שומעים את הצלילים המוכרים של אוטו גלידה מתקרב, מאות מיליוני שנות אבולוציה נמחקות כהרף עין. הם יעזבו כל צעצוע שהחזיקו וישעטו אל הוון הרעשני כמו עדר של ביזונים בסאוונות של אפריקה. החמודים המתוקים האלה הופכים לחבורת חיות טרף צמאות פטל. הם יתנפלו על הגלידות כמו אריות על טרפם. פעם ראיתי אבא מסכן שנקלע בטעות לתוך להקת ילדים רעבתניים שכאלה… זה נגמר בשניות: הם ליקקו אותו עד העצם.

'חום' וגלידה

כמעט כולם אוהבים לאכול גלידה, והתשוקה למעדן הקפוא הזה אינה תופעה חדשה בתולדות האנושות. הפרעונים במצרים העתיקה נהגו להגיש לאורחיהם גביעי כסף שהכילו פירות מעורבים בקרח. הקיסרים הרומים התענגו על תערובת מושלגת של פירות ודבש. גם המוסלמים במדבריות ערב נהנו מקינוחים דומים: המילים 'סורבה' ו'שרבט' מגיעות אלינו מהמדבריות של המזרח התיכון, ומקורן במילה הערבית Sharba, שפירושה 'משקה'. אך יש כאן סתירה ברורה. מצרים, איטליה, ערב הסעודית… כל אלה מקומות חמים, יחסית. כיצד הצליחו המקומיים להשיג קרח עבור הגלידות שלהם בימים שלפני המקרר והמקפיא?

תשובה לשאלה זו ניתן למצוא במבנים ייחודיים בשם 'בתי קרח'. בתוך בתי קרח אוחסנו קרח ושלג שנאספו בחורף כך שנשמרו במצבם הקפוא עד האביב ולעתים אפילו אל תוך הקיץ. בתי הקרח הראשונים הוקמו כבר בסביבות 1700 שנה לפני הספירה, וגרסות שונות שלהם ניתן למצוא בכל רחבי העולם – מסין הרחוקה ועד אנגליה. כיצד נבנו בתי הקרח, וכיצד הצליחו לשמור על תכולתם הקפואה זמן רב כל כך גם באזורים חמים יחסית? כדי להסביר זאת, ראשית רצוי להבין מהו חום וכיצד הוא מועבר ממקום למקום.

נניח, לשם הדוגמה, שהאטומים והמולקולות המרכיבים את כל מרבית החומרים בטבע, הם בליינים על רחבת ריקודים במועדון לילה. למתבונן מרחוק זו נראית כקבוצה צפופה וסטטית, אבל כשמתקרבים ניתן להבחין בתנועותיהם של הרקדנים. באותו האופן, גם אם פיסת חומר נראית מוצקה – כמו גוש קרח קפוא, למשל – המולקולות שמרכיבות אותה רוטטות ללא הרף. מידת תנועת החלקיקים בתוך החומר תלויה בכמות האנרגיה שהגוף מכיל: חלקיקים אטיים ינועו לאט יותר, כמו רקדנים שלא ישנו יותר מדי בלילה הקודם. אנחנו תופסים את תנועת החלקיקים הקטנים האלה כ'טמפרטורה': בקרח, המולקולות זזות לאט מאוד ולכן הוא מרגיש 'קר'. במים נוזליים המולקולות נעות מהר יותר, ומכאן שגם טמפרטורת המים גבוהה יותר.

כדי לגרום למולקולות לרטוט מהר יותר עלינו להעניק להם אנרגיה, או במילים אחרות לחמם את הגוף. אם נשים קוביית קרח בשמש מולקולות המים יספגו את האנרגיה שבקרני השמש, ירטטו מהר ויותר ויותר עד שבסופו של דבר תנועתם תהיה מהירה מספיק כדי להשתחרר מהגביש הקפוא ולהפוך למים נוזליים. מטרתו של בית קרח, אם כן, היא לאחסן את גושי הקרח באופן כזה שאנרגיה חיצונית לא תצליח להסתנן אליהם.

דוגמא נאה לבית קרח הם המבנים המכונים 'יחצ'לים' (Yakhchal) אשר נבנו בפרס, היא אירן של ימינו, כבר לפני למעלה מאלפיים שנה. היחצ'ל נראה כמו כיפה גדולה אשר מתחתיה נחפר חלל תת קרקעי גדול בעומק של כמה מטרים ובו נשמרו הקרח והשלג. קירות הכיפה עבים במיוחד, עד שני מטרים, ועשויים מתערובת מיוחדת של חול, חימר, ביצים, שערות של עיזים ואפר. התערובת הזו – ורק אלוהים יודע כיצד גילו זאת הפרסים – מבודדת היטב ומגנה על הקרח היקר מפני קרני השמש היוקדות. היחצ'לים אפשרו לאצולה הפרסית להנות מ'פלודה', מעדן מקומי המפורסם אפילו בימינו: קינוח קפוא עשוי מאטריות, מי ורדים, מיץ לימון ופיסטוקים.

קשה להתחקות אחר מקורותיה המפותלים של הגלידה, אך קרוב לוודאי שהידע הדרוש ליצירת קינוחים קפואים הגיע לאירופה מהמזרח. על פי אחת הגרסות היה זה מרקו פולו שהביא את בשורת הגלידה מסין לאיטליה: אין עדויות של ממש לסיפור הזה, אבל ידוע כי בתקופת הרנסנס נחשבו הגלידות האיטלקיות למשובחות במיוחד ושמם של השפים האיטלקיים הלך לפניהם בכל אירופה. על קתרינה דה מדיצ'י, נצר למשפחה האיטלקית המפורסמת ומלכת צרפת במאה ה-16, מסופר שלכבוד יום הולדתה השבעים הכינו לה השפים גלידה כה מוצלחת, עד שהמלכה הכריזה כי אחרי שטעמה מאכל כה מופלא, היא יכולה להיות רגועה בידיעה שגן העדן אכן קיים ושעות ספורות לאחר מכן הלכה לעולמה. על פי דיווחו של רופאה האישי, היא מתה כשחיוך על שפתיה… הסיפור הזה הוא קרוב לודאי אגדה ותו לא, אבל הוא בהחלט מעיד על המוניטין שהיו לגלידות האיטלקיות באותה התקופה.

בתי הקרח והאפשרות המעשית לשמר קרח למשך חודשים ארוכים הביאו, מטבע הדברים, להיווצרות מסחר בקרח בחודשי החורף – אבל הקרח, ובעקבותיו גם הקינוחים הקפואים, כמובן – נותרו מצרכים יקרים. חציבת קרח הייתה עבודה פיזית קשה ומפרכת שנעשתה בתנאים קשים ביותר, וכמובן שמחיר גוש קרח האמיר ביחס ישיר למרחק בין מקורו ליעדו הסופי, שהרי הקרח הלך ונמס בזמן המסע הארוך. כל אלה הביאו לכך שבמשך מאות שנים רק המיוחסים והעשירים ביותר הרשו לעצמם להנות מקינוח קפוא או ממשקה צונן בקיץ. עובדה זו החלה להשתנות עוד במאה ה-18, שנים רבות לפני המצאת המקרר. מי שאחראי, יותר מכל אחד אחר, לכך שהקרח הפך ממוצר יוקרה למצרך יום-יומי, לפחות בחצי הכדור המערבי, היה צעיר אמריקני נחוש ושאפתן בשם פרדריק טיודור.

פרדריק טיודור, מלך הקרח

פרדריק נולד ב-1783 בבוסטון שבצפון מזרח ארצות הברית. אביו היה עורך דין מצליח, ופרדריק ואחיו נשלחו ללמוד בבתי הספר הטובים ביותר באותה התקופה. בגיל 13 החליט פרדריק טיודור לעזוב את בית הספר, אבל לא בגלל שהתקשה בלימודיו. ההפך הוא הנכון: פרדריק היה תלמיד מצוין, ובכל זאת העדיף להיות שוליה בחנות. הסיבה למעבר הזה מעידה על האידיאלים שילוו את פרדריק לאורך כל ימי חייו: הוא עזב את הלימודים כיוון שראה בהם סוג של עצלנות. מבחינתו, המפתחות להצלחה בחיים היו עבודה קשה, תעוזה והתמדה בלתי מתפשרת. זהו, למשל, המשפט שבחר פרדריק לעטר את הדף הראשון ביומנו האישי:

"מי שמוותר אחרי הכישלון הראשון ואינו מנסה להנחית את המכה השנייה, אינו ולעולם לא יהיה גיבור במלחמה, באהבה או בעסקים."

כשהיה בן 18 הקים פרדריק עסק למסחר בקמח, סוכר, תה, בדים וסחורות אחרות שעברו בנמל של בוסטון. העסק הביא לו הכנסה סבירה, אבל פרדריק לא שקט על שמריו. הוא חיפש ענף מסחר חדש ובתולי שבו יוכל לפרוח, שוק חדש שיאפשר לו להצליח בגדול. בוסטון היא עיר צפונית למדי השוכנת לא רחוק מכמה אגמים גדולים שקפאו כל חורף. כמו בערים דומות בעולם, סוחריה העשירים של בוסטון בנו לעצמם בתי קרח וקנו את גושי הקרח מסוחרים שפעלו באזור. פרדריק, אולי בעקבות רעיון שהעלה אחד מאחיו, שאל את עצמו היכן יהיה הביקוש הגדול ביותר לקרח והתשובה הייתה ברורה: במקומות חמים, כמו האיים הקריביים למשל. תובנה זו נחתה על פרדריק כמו ברד ביום בהיר. הוא הבין שהוא ניצב בפני פוטנציאל עסקי אדיר ובלתי מנוצל.

פרדריק טיודור לא התמהמה. הוא שלח את אחיו הצעיר ואחד מחבריו אל האי הקריבי מרטיניק כדי לאתר רוכשים פוטנציאלים, ובמקביל שכר ספינת מטען ומילא את מחסניה בקרח שהביא מהאגמים הצפוניים. ב-1806 יצא בדרכו דרומה, חדור בהתלהבות ורוח קרב.
בבוסטון, לעומת זאת, כולם היו בטוחים שפרדריק 'התחלק על השכל'. האמריקנים יודעים להעריך אנשים נועזים שמוכנים לקחת סיכונים ולבנות את עתידם במו ידיהם, אבל להשיט קרח אל הקריביים?… זה מוגזם קצת! המסע באנייה אל האיים הקריביים אורך שבועות ארוכים, וכמעט כל הקרח יימס עד שיגיע כלי השיט ליעדו. וכשתגיעה הספינה עם הקרח… מה יעשו איתו המקומיים? הרי המקרר לא הומצא עדיין, ותושבי הקריביים לא ראו קרח מימיהם ולא יידעו איך לטפל בו. החום הטרופי המעיק ימיס את מעט הקרח ששרד את ההפלגה בתוך שעות! אם יש משהו קשה יותר מ'למכור קרח לאסקימואים', זה למכור קרח בקריביים…
בעיתון מקומי דווח על מסעו של פרדריק כך: "זו אינה בדיחה – ספינה עזבה את הנמל היום עם מטען של קרח בדרכה למרטיניק. נקווה שההפלגה לא תתגלה ככישלון חלקלק…"

והם צדקו, כמובן. פרדריק טיודור היה נועז, שאפתן וחדור מוטיבציה, אבל דבר אחד היה חסר לו: ניסיון.
כשהגיע פרדריק למרטיניק, יותר ממחצית הקרח איתו יצא לדרך כבר נמס ונעלם. יתרה מזאת, הסתבר לו שהשליחים ששלח לאי כדי להכין את השטח כשלו במשימתם: לא היו שום בתי קרח באי כדי לקלוט את המטען היקר שנשאה הספינה! פרדריק נאלץ למכור את הקרח על הרציף, היישר מבטן הספינה.
כפי שצפו מבקריו של טיודור, למרטיקינים לא היה מושג מה לעשות עם הקרח. למשל, הם נשאו אותו על ידיהם עד הבית ואז הכניסו לאמבטיה מלאה במים. כיוון שמים נוזלים מוליכים חום בצורה טובה מאוד, נמס הקרח בתוך דקות. המסע היה כישלון פיננסי מהדהד, ואיש העסקים הצעיר הפסיד כסף רב.

מכאן הלכו העניינים והדרדרו. כשחזר פרדריק לארצות הברית גילה שאביו, עורך הדין העשיר, הסתבך בהשקעה לא טובה והמשפחה איבדה את כל כספה. במקביל, מאבקים פוליטיים בין אנגליה, צרפת וארצות הברית על השליטה בקולוניות ובאיים הקריביים הפריעו למסחר התקין באזור כולו. פרדריק שקע בחובות כבדים. מצבו היה כה גרוע, עד שכמעט ולא היה יכול לצאת מהבית: נושיו רדפו אחריו ובשלב מסוים הוא אף נעצר ברחוב והושלך לכלא לכמה שבועות כדי 'לשכנע' אותו להחזיר את הכסף שהיה חייב. פרדריק היה אחוז בכבלי הייאוש, ונפשו המיוסרת נקרעה בין האידיאלים שבהם האמין למציאות שבה היה נתון. קריאה ביומן שכתב באותה התקופה מעידה על הקונפליקט:

"במשך שנים טענתי כי 'ההצלחה היא מעלה', אך לבי אומר לי שאיני מאמין בכך. האם לא עבדתי קשה? האם לא היו חישובי מוצלחים? כל ניסיונותיי בעסקי הקרח נתקלו בשרשרת אירועים חסרי מזל אשר שום חישובים מוקדמים לא היו יכולים לחזות, ומנעו ממני את ההצלחה…"

אך בסופו של דבר גבר אופיו הקשוח של פרדריק על הספקות. הרצון להשיב את כבודה האבוד של משפחתו ולהפוך לסוחר מצליח במו ידיו מנע ממנו לאבד תקווה. הציטוט הקודם מהיומן מסתיים במשפט הבא:

"הקשיים גרמו לי לדאגות רבות. הם ריפאו אותי מעליזות חסרת בסיס. הם הפכו את שערי לאפור – אבל הם לא הביאו אותי לכדי ייאוש."

באמצעות ההתלהבות והשכנוע הפנימי העמוק שלו הצליח פרדריק לגייס כמה אלפי דולרים ממשקיעים חדשים, ובמקום לשלם חובות ישנים שלח ספינות חדשות אל האיים הקריביים עם מטען חדש של קרח. הוא למד את הלקח מהכישלון הקודם, והפעם דאג לבנות מבעוד מועד בתי קרח במרטיניק, בקובה ובאיים אחרים. למזלו, פרדריק לא היה רק עקשן כמו פרד אלא גם ממציא מוכשר: הוא ערך ניסויים רבים בבתי הקרח שבנה ובתאי המטען של הספינות ששלח כדי למצוא את המבנה ואת חומרי הבידוד האידיאליים שיאפשרו לו לשמור על הקרח קפוא לתקופות ארוכות יותר ויותר. העבודה הקשה הזו בהחלט השתלמה, ובשלב מסוים הצליחו בתי הקרח של פרדריק לשמור על תכולתם אפילו עד ספטמבר, שיא הקיץ! היה זה השג מדהים, שיואפל בהמשך על ידי הישג אחר, מדהים אפילו יותר, ועליו נשמע מיד.

במשך שנים ארוכות סבלו עסקיו של פרדריק מתנודות קיצוניות. על כל ספינה שפרקה מטען גדול של קרח באיים הקריבים, הייתה ספינה שטבעה בסערה או שנעצרה בגלל אמברגו פוליטי כזה או אחר. על כל משקה קייצי שהוגש בבית קפה קריבי ובו קוביית קרח מבוסטון, היה חורף חמים ונטול קרח שפגע בהכנסותיו של פרדריק. במשך זמן רב פרדריק לא היהמסוגל לדרוך בבוסטון: כשהגיע לביקור חפוז כדי לפגוש את משפחתו, נעצר על ידי נושיו והושלך לכלא בשנית. רכבת השדים העסקית הטילה לחצים נפשיים כבדים על פרדריק טיודור, ולפחות במקרה אחד סבל מהתמוטטות עצבים קשה. אך הניסיון והעקשנות עשו את שלהם, וכל כישלון סייע להפוך את פרדריק לחכם יותר. טיפין טיפין החל העסק להרוויח סכומי כסף נאים, והמסחר בקרח התרחב אל אזורים אחרים כגון ניו-אורלינס ופלורידה שבדרום ארצות הברית. פרדריק חבר אל ממציא מוכשר בשם נתניאל ווית' (Wyeth) אשר פיתח מכונות מוּנָעוֹת בקיטור שחתכו קרח לגושים והעמיסו אותו על הכרכרות. טכנולוגיה מתקדמת זו הוזילה באופן משמעותי את עלות הפקת הקרח, והרווחים גדלו בהתאם. פרדריק הפך לסוחר הקרח הגדול והמצליח ביותר בארצות הברית, וזכה לכינוי ‘The Ice King’, מלך הקרח.

ההצלחה בעסקים שיחררה את פרדריק מהדאגות הבלתי פוסקות, ואיפשרה לו לחשוב גם על דברים אחרים… כמו אהבה, למשל. בגיל 49 התאהב פרדריק בפעם הראשונה בנערה בת 19 בשם יוּפֵיימִיאָה (Euphemia). הסוחר המזדקן היה מודע עד כאב לפער הגילאים העצום, אך שלח לה עשרות מכתבי אהבה במהלך מסעות העסקים הרבים שלו. באחד המקרים חלפו חודשים ארוכים שבהם לא החזירה לו יופיימיאה תשובה על מכתביו, ופרדריק המיוסר כבר היה משוכנע שהחליטה לסרב לחיזוריו אך אז הגיעו כמה וכמה מכתבים שלה בו זמנית: העיכוב היה באשמת הדואר. פרדריק ויופיימיאה נישאו, בסופו של דבר, ונולדו להם שישה ילדים.

ב-1834 שוב ספג פרדריק מכה עסקית קשה: בניסיון להרחיב את עסק החליט להמר על מחירי הקפה והפסיד סכומי ענק. רבים היו בטוחים שהפעם 'מלך הקרח' התנגח בקרחון אחד יותר מדי ושהעסק המשגשג שלו יטבע בים של חובות חדשים, אבל לפרדריק היה קלף נוסף בשרוול. לאחר ההצלחה באמריקה ובקריביים, שאף פרדריק להרחיב את המסחר בקרח למקומות רחוקים עוד יותר. הוא ניסה למכור קרח באנגליה, אך נתקל בקשיים פוליטיים ונאלץ לחפש נתיבי מסחר אחרים. דיווחים מהמזרח הרחוק שכנעו אותו שהפוטנציאל העסקי הגדול ביותר נמצא, מכל המקומות, דווקא בעיר ההודית כלכותה. נכון, השיפורים שהכניס פרדריק בתנאי האחסון של הקרח על ספינות הסוחר האטו את תהליך ההפשרה במידה ניכרת אבל המסע מבוסטון לקריביים אורך מספר שבועות בלבד, בעוד שהפלגה לכלכותה אורכת ארבעה חודשים! ארבעה חודשים ארוכים שבהם הקרח בתאי המטען הולך ונמס, ונמס… ונמס… סוחרי קרח אחרים לא היה מוכנים לחשוב אפילו על שִינוע קרח במשך זמן רב כל כך. אף אחד פרט למלך הקרח, כמובן.

ב-1834, חודשים ספורים לאחר ההימור הכושל בעסקי הקפה, נכנסה ספינת משא לנמל של כלכותה. 180 טונות של קרח היו עליה כשיצאה לדרכה, וכשנקשרה לרציף עדיין היו על סיפונה כמאה טונות של קרח. ההודים האמינו למראה עיניהם: במשך זמן מה כולם היו בטוחים שמדובר בסוג של מתיחה: קרח? מבוסטון?!
אבל כשהחלו גושי הקרח ממלאים את בתי הקרח שהכין פרדריק בכלכותה והחדשות הטובות הגיעו לבוסטון, המוניטין של פרדריק זינק לגבהים חדשים. ההימור השתלם, והמסחר בקרח עם הודו הכפיל את היקף המכירות שלו פי ארבעה ובתוך זמן קצר כיסה את כל החובות שצבר. הישג מדהים זה הביא לו כבוד רב בעירו, ומכאן ואילך אף אחד לא העז לפקפק בכישוריו העסקיים של מלך הקרח: אם פרדריק טיודור מבטיח שהסחורה תגיע – היא תגיע, גם אם מדובר בקרח, וגם אם היעד הוא כלכותה…

פרדריק טיודור הלך לעולמו ב-1864, והותיר אחריו נכסים בשווי מיליוני דולרים. הוא נחשב לאחת הדוגמות המוצלחות ביותר של האתוס הקפיטליסטי האמריקני: אדם שהצליח בכוח נחישותו, תעוזתו וחריצותו לגבור על קשיים כמעט בלתי אפשריים, ולהגשים את חלומו. הוא הפך את הקרח למוצר צריכה שווה לכל נפש, והשיפור המתמיד בתחבורה להובלת הקרח הביא לכך שלקראת סוף המאה ה-19 כמעט לכל משפחה בארצות הברית היה בבית ארון מיוחד בשם 'קופסת קרח'. בארון היו תאים לשמירת מזון, ותא גדול לאחסון קרח: בכל מספר ימים היו ממלאים את הארון בגושי קרח טריים, והמזון היה נשמר כמו במקרר המוכר לנו.

קרח ומלח

בד בבד עם ירידת מחירו של הקרח הפכה גם הגלידה לזמינה יותר לציבור הרחב. ברחבי ארצות הברית, למשל, נפתחו מאות גלידריות זעירות בערים הגדולות ורוכלים – בדרך כלל מהגרים חדשים – מכרו גלידות מעגלות בירידים או בפארקים. פריחה זו בענף הגלידות הביאה עימה גם אתגרים חדשים.

התהליך המסורתי של הכנת הגלידה נולד בימים שבהם הגלידה יוצרה בכמויות קטנות עבור שולחנות העשירים: הטבחים היו מרסקים את הקרח, מערבבים אותו עם השמנת, הפירות וכל שאר המצרכים ובוחשים את התערובת במשך זמן רב עד שקיבלו את המרקם הרצוי. הליך זה, אטי ומתיש מאד מבחינה פיזית, לא התאים לביקוש ההולך וגובר לגלידות לאורך המאה ה-19. פתרון לבעיה זו נמצא ב-1843. ממציאה בשם ננסי ג'ונסון הגתה מתקן זול וגאוני בפשטותו לייצור גלידה, מכונה אשר גרסות שלה נמצאות בשימוש גם בימינו, כמכונות להכנת גלידה ביתית.

המפתח להמצאתה של ננסי הייתה תכונה מרתקת מאוד של קרח, אשר נתגלתה על ידי הסינים כבר לפני יותר מאלף שנה. השפים שהכינו גלידות לקיסרים גילו שאם מוסיפים מלח לקרח ניתן להוריד את טמפרטורת התערובת במידה ניכרת – עד עשרים מעלות מתחת לאפס, ואפילו יותר. מאזינים מרמת הגולן ודאי מגרדים עכשיו בראשם בתימהון. איך יכול להיות שהוספת מלח מביאה להתקררות, אם כולם בקצרין יודעים שבחורף מפזרים מלח על הכבישים כדי לגרום לשלג להפשיר מהר יותר?… על פניו, יש כאן סתירה.

הנה ההסבר. נניח שיש לנו תערובת רגילה של מים וקרח השרויה בטמפרטורה של אפס מעלות. המים והקרח מחליפים מולקולות ביניהם: בכל רגע נתון כמה מולקולות של מים נוזליים קופאות ומצטרפות לגוש הקרח, וכמה מולקולות מהקרח מפשירות והופכות למים נוזליים. אם נמשיך את האנלוגיה למועדון הריקודים שנתתי בתחילת הפרק, אזי ישנה קבוצה של רוקדים צפופים במרכז הרחבה, ואנשים אחרים שיושבים על כיסאות מסביב לרחבה. בכל כמה שניות אחד הרוקדים עוזב את הרחבה ויוצא לנוח, ובמקביל מישהו אחר מחליט לקום מהכסא ולרקוד. בטמפרטורה של אפס מעלות יש איזון מושלם בין מספר המולקולות שעוזבות את הקרח ומספר המולקולות שמצטרפות אליו, ולכן הקרח אינו מפשיר.

כעת, נוסיף מלח למים. גבישי המלח נמסים בתוך המים והמולקולות שלו מתערבבות במולקולות של המים הנוזליים. בפועל, מולקולות המלח דוחקות את רגליהן של חלק ממולקולות המים ומרחיקות אותן מהקרח כאילו פיזרנו שולחנות מסביב לרחבה, ועכשיו אין מקום לאנשים רבים לשבת מסביבה.
הוספת המלח גורמת להפרת האיזון העדין. אותו מספר מולקולות עוזב את הקרח כמו מקודם, אבל אין מספיק מולקולות מים שיתפסו את מקומן, או אם תרצו, אין מספיק אנשים שיחליפו את הרוקדים שעוזבים את הרחבה. התוצאה היא שגוש הקרח הולך ונמס, או במילים אחרות – מפשיר. זו הסיבה לכך שאם מפזרים מלח על כביש, השלג והקרח שהיו עליו נמסים.

כעת נזכור שמולקולה במים נוזליים נעה מהר יותר ממולקולה בקרח, או במילים אחרות – יש לה אנרגיה קינטית, אנרגיה של תנועה, גבוהה יותר. משמע, מולקולה שעזבה את הקרח צברה אנרגיה – אך מאין הגיעה אותה אנרגיה? הרי אנרגיה אינה נוצרת יש מאין: אם למולקולה הנוטשת נוספה אנרגיה חדשה, אנרגיה זו הייתה צריכה להיעלם במקום אחר. התשובה היא שהאנרגיה הזו הגיעה מהסביבה וזו גם החכמה שניצבת בבסיס מכונת הגלידה של ננסי ג'ונסון.

המתקן המדובר הוא מיכל מתכת גדול אשר לתוכו הוכנס מיכל מתכת קטן יותר, כמו בובת 'בבוקשה' רוסית. בתוך המיכל הפנימי הורכב מוט ערבוב שטוח אשר מסובב באמצעות ידית. לתוך המיכל הפנימי יוצקים את תערובת השמנת, הסוכר וכולי. ברווח שבין שני המכלים שמים קרח – ומלח. עד מהרה מתחיל הקרח להפשיר, וכפי שציינו תהליך ההפשרה מכתיב שעל מולקולות המים לספוג אנרגיה מסביבתן. במקרה הזה, הסביבה שממנה נלקחת האנרגיה היא תערובת השמנת והסוכר שבתוך המיכל הפנימי וככל שיותר אנרגיה 'נשאבת' ממנה, הטמפרטורה של תערובת הגלידה צונחת עד שהשמנת ושאר המרכיבים שקרובים לדופן המיכל קופאים. כעת המפעיל מסובב את הידית וגורף באמצעות מוט הערבוב את התערובת הקפואה. חוזרים על הפעולה הזו שוב ושוב במשך חצי שעה, בערך, עד שכל התערובת במיכל הפנימי הופכת לגלידה טעימה.

המצאתה של מכונת הגלידה הפכה את תהליך הכנת המעדן הקפוא לקל ולפשוט מאוד, אך הביקוש הגובר לקרח יצר בעיה נוספת, חמורה יותר. בימים שבהם רק העשירים רכשו קרח, הסוחרים יכולו להיות בררנים ולחצוב את גושי הקרח רק מהאגמים והנהרות הטהורים והזכים ביותר. כעת, שהביקוש היה גדול בהרבה, לא הייתה להם ברירה אלא להתפשר ולהביא קרח גם ממקורות מים מזוהמים יותר, כמו נהרות שהיו קרובים לערים או מרכזי תעשייה. כתוצאה מכך ירדה אכות הקרח וצלילותו, והצרכנים החלו להתלונן על טעמי לוואי לא נעימים. בטווח הארוך, הפיתרון היחיד לבעיה זו היה ברור: אי אפשר להסתמך לנצח על מים שקפאו באופן טבעי בטבע – חייבים לייצר קרח חדש וטרי. בפועל, פיתוח טכנולוגיית הקפאה התבררה כבעיה קשה ומורכבת מאוד.

אחסון קרח הוא עניין פשוט, באופן עקרוני. נטייתו הטבעית של חום היא לעבור מאזור של טמפרטורה גבוהה לאזור של טמפרטורה נמוכה. כדי למנוע מהקרח להפשיר, עלינו להפריע לתהליך ככל האפשר, או במילים אחרות- לבודד אותו מסביבתו החמה. פעולה זו שקולה, לצורך ההשוואה, להצבת סכר בדרכו של נהר שזורם ממקום גבוה לנמוך. קירור, עם זאת, הוא הפעולה ההפוכה: כדי להקפיא מים, עלינו 'לשאוב' מתוכם אנרגיה ולהעביר אותה אל הסביבה החמה שמחוץ למקרר. זהו תהליך שמנוגד לזרימה הטבעית של החום, והוא קשה יותר לביצוע בדיוק באותו האופן שבו קשה יותר לשאוב מים מהתחתית אל ראש ההר, מאשר לסכור את הנהר הזורם. שיטת הקירור באמצעות מלח הייתה תגלית חשובה ומועילה, אך לא מספקת: היא עדיין דרשה קרח קפוא כתנאי ראשוני לפעולתה.

ג'ון גורי ומחזור דחיסת האדים

התשתית התאורטית לטכנולוגיית הקירור הוקמה עוד בשנת 1748, כשהכימאי וויליאם קולן (Cullen) הראה שנוזל מתאדה גורם להתקררות סביבתו. הסיבה העקרונית לכך היא אותה התופעה שנמצאת בבסיס מכונת הגלידה הידנית של ננסי ג'ונסון: כשנוזל מתאדה, המולקולות שעוזבות אותו צוברות אנרגיה, ומקורה של אנרגיה זו הוא בסביבה בה נמצא הנוזל. לאורך המאה ה-18 ותחילת המאה ה-19 הגו מספר ממציאים תיכנונים למכונות קירור המבוססות על הרעיון הזה, אך איש מהם לא ניסה לבנות מכונה כזו בפועל. הראשון שעשה זאת לא היה איש עסקים ממולח או חובב גלידות מושבע כי אם רופא שניסה להילחם בקדחת קטלנית.

ג'ון גורי (Gorrie) נולד בשנת 1803 במדינת דרום קרולינה שבארצות הברית. הוא למד רפואה, וב-1833 השתקע בעיר אפלצ'יקולה (Apalachicola) שבפלורידה. במקביל לעבודה במרפאה שהקים, עבד גורי במגוון של תפקידים ציבוריים ואפילו נבחר לראשות העיר. אך ב-1841 פרצה באפלצ'יקולה מגיפת 'קדחת צהובה': מחלה מסוכנת אשר שיעור התמותה של החולים בה הגיע עד שבעים אחוזים, וגם כיום אין לה מרפא. גורי עזב את כל עיסוקיו האחרים וחזר להתמקד בטיפול בחולים הרבים אשר אושפזו במרפאתו.

כיום אנו יודעים שהגורם לקדחת הצהובה הוא וירוס המועבר באמצעות יתושים אך עובדה זו לא הייתה ידועה בזמנו של גורי. הוא הבחין, עם זאת, שהקדחת הצהובה נפוצה יותר בעונות החמות מאשר בעונות הקרות והסיק מכך שלאוויר חם יש קשר כלשהו להתקדמות המחלה. מסקנה זו הביאה אותו לנסות שיטת טיפול חדשנית בחולים: הוא תלה סל גדול מלא בקרח מתקרת המרפאה, ונתן לאוויר הקריר ליפול על מיטות החולים – מעין 'מיזוג אוויר' בסיסי, אם תרצו. אך פלורידה היא מדינה חמה למדי ולמרות שמחיר הקרח ירד מאוד ביחס לימים עברו – בעיקר בזכות פועלו של מיודענו פרדריק טיודור – הוא עדיין היה יקר למדי בכמויות שלהן נזקק גורי. הרופא הפעלתני החליט לבנות בעצמו מכונה שתייצר קרח, על בסיס אותם רעיונות תאורטיים שכבר היו ידועים בתקופתו.

בארבעה עשר ביולי,1847, הזמין הקונסול הצרפתי אורחים רבים לחגיגות 'יום הבסטיליה', יום העצמאות הצרפתי. כיאה לאירוע, יין צרפתי משובח מילא את כוסות כל החוגגים. אבל חודש יולי, ובמיוחד בפלורידה, הוא חודש קייצי מאוד ואפילו יין צרפתי לא ממש טעים כשהוא מוגש חם. אף אחד מהאורחים לא העז לציין זאת בפני הקונסול, כמובן – פרט לאורח אחד… אותו אורח הרים את כוסו בתאטרליות והתלונן בקול רם על היין החם. הקונסול הסתובב אל האורח, אבל במקום לנזוף בו על התנהגותו הלא-מכובדת, הרים את ידיו באוויר והכריז: "ביום הבסיטיליה, צרפת נותנת לאזרחיה את כל מה שהם מבקשים וגם אני אתן לכם את מה שאתם מבקשים… יין קריר! גם אם זה דורש נס…" באותו הרגע ממש נכנסו אל החדר מלצרים ובידיהם מגשים עמוסים בכוסות שמפניה מלאות בקרח, לשמחת כל האורחים.

ה'דרמה' בביתו של הקונסול הייתה מבויימת, כמובן: האורח המתלונן היה לא אחר מאשר הדוק' ג'ון גורי עצמו, אשר המכונה שבנה היא זו שייצרה את קוביות הקרח שמילאו את כוסות השמפניה. הייתה זו הדגמה שאיש מהנוכחים לא שכח. מכונת הקרח של גורי, על שלל מיכליה והצינורות המפותלים שבה, לא הזכירה כלל מקררים מודרניים ואף על פי כן, העיקרון שעמד בבסיסה היה אותו עיקרון הפעולה שמאחורי רובם הגדול של המקררים והמזגנים של ימינו: עיקרון המכונה 'מחזור דחיסת אדים'.

מחזור הקירור מושתת על תנועה במעגל סגור של 'נוזל הקירור' כלשהו. לצורך ההסבר נניח שנוזל הקירור שלנו היא אמוניה, שהייתה בשימוש נפוץ לאורך שנים רבות. האמוניה עושה את דרכה בתוך המקרר ועוברת ארבעה תהליכים בזה אחר זה: אידוי, דחיסה, עיבוי והתרחבות, וחוזר חלילה. במהלך תנועתה המחזורית סופגת האמוניה אנרגיה מהאזור שאותו רוצים לקרר – תא המקרר, למשל – ופולטת אותה אל האוויר החם של המטבח, כמו סמרטוט שסופג מים מהרצפה ופולט אותם לדלי. הבה נעקוב אחר ארבעת התהליכים:

נתחיל בשלב האידוי. האמוניה נכנסת אל מתקן בשם 'מאייד' הנמצא בתוך התא שאותו רוצים לקרר. בשלב זה היא נמצאת במצב צבירה נוזלי ובטמפטורה נמוכה יותר מזו ששוררת בתוך התא. כיוון שטמפרטורת האמוניה נמוכה יותר מזו של האוויר בתא, וחום זורם תמיד מטמפרטורה גבוהה לנמוכה – אנרגיית החום זורמת בכיוון הטבעי לה, כמו מים הנופלים מראש מפל לתחתיתו: היא עוזבת את הפריזר, ונספגת בנוזל. תוספת האנרגיה גורמת לאמוניה להפוך לגז, אך מכיוון שנקודת הרתיחה של האמוניה היא בסביבות שלושים מעלות מתחת לאפס, עדיין מדובר בגז קר מאד בשלב זה.

נוזל הקירור ממשיך בתנועתו, עוזב את המאייד ומגיע אל המדחס. כאן אנו מנצלים חוק טבע ותיק ומוכר בשם 'חוק הגזים האידיאלים' שקובע את הכלל הבא: אם נפח המיכל שבו נמצא הגז נשמר קבוע, אזי לחץ הגז והטמפרטורה שלו משתנים ביחס ישר זה לזה. במילים אחרות, בתוך צינור בנפח קבוע הלחץ והטמפרטורה של הגז הם כמו שני אסירים המחוברים ביניהם באזיקים: לאיפה שהאחד הולך, גם השני חייב ללכת. כשהלחץ עולה, הטמפרטורה עולה – וכשהלחץ יורד, הטמפרטורה יורדת. כפי שמרמז שמו, המדחס מפעיל כוח על הגז ודוחס אותו – דהיינו, מעלה את לחצו – וטמפרטורת הגז עולה בהתאם. האמוניה עוזבת את המדחס כגז חם מאד, חם יותר מהאוויר שמחוץ למקרר.

כעת הגיעה השעה להיפטר מהאנרגיה שספחה האמוניה: פעולה זו מתבצעת במתקן בשם 'מעבה'. כזכור, טמפרטורת האמוניה הדחוסה גבוהה יותר, בשלב זה, מטמפרטות האוויר שמחוץ למקרר. האנרגיה האצורה באמוניה נעה, שוב, בכיוון הטבעי שבו היא מעדיפה לנוע: ב'מפל' שנוצר מטמפרטורה גבוהה לנמוכה. החום עוזב את האמוניה, ומתפזר בחלל המטבח. בעקבות איבוד האנרגיה האמוניה מתעבה – דהיינו, חוזרת להיות נוזלית – אך הטמפרטורה שלה נשארת גבוהה. נוזל הקירור עוזב את המעבה, אם כן, כנוזל בלחץ גבוה ובטמפרטורה גבוהה.

השלב האחרון במחזור דחיסת האדים הוא ההתרחבות, הפעולה ההפוכה לדחיסה שהתבצעה קודם. האמוניה עוברת דרך שסתום מיוחד שמאפשר לנוזל הדחוס להתרחב, והלחץ שלה יורד. טמפרטורת האמוניה, כזכור, כבולה באזיקי חוק הגזים האידיאלים ללחץ שלה ולכן הנוזל עוזב את שסתום ההתרחבות כשהוא בלחץ נמוך ובטמפרטורה נמוכה. כעת האמוניה מוכנה לחזור ולהיכנס אל המאייד, למחזור נוסף של אידוי, דחיסה, עיבוי והתרחבות.

יש שיטות אחרות לבצע קירור, אך מחזור דחיסת האדים נותר, כאמור, שיטת הקירור הנפוצה ביותר גם בימינו. ההתקדמות הטכנולוגית מאז ימיו של ג'ון גורי מתבטאת בעיקר בהעלאת היעילות והבטיחות של התהליך. האמוניה, למשל, רעילה ואינה מתאימה לשימוש ביתי ולכן הוחלפה בנוזל קירור אחר בשם 'פריאון'. ברבות הימים הסתבר שהפריאון מזיק לשכבת האוזון, וגם הוא הוחלף בנוזל אחר. המדחסים, המעבים ושאר חלקי המערכת השתכללו ונוספו למקרר מערכות בקרה שמאפשרות לשלוט על תנועת נוזל הקירור, להפסיק ולחדש אותה בהתאם לטמפרטורה הרצויה בתוך המקרר. ועדיין, בתוך כל מקרר מודרני טיפוסי מסתתרת, אי שם בתוך הפלסטיקים והאלקטרוניקה, מכונת הקרח הגדולה והמסורבלת של דוק' ג'ון גורי.

בעקבות הצלחתו עזב גורי את הרפואה והתרכז בניסיונות לפתח את המצאתו ולהפוך אותה לעסק משגשג. למרות ההדגמה המוצלחת בביתו של הקונסול הצרפתי, גורי נתקל עדיין בקשיים טכניים רבים, ומכונת הקרח שלו סבלה מנזילות ותקלות בלתי פוסקות. מי שניצלו את הקשיים האלה היטב היו יריביו של גורי – סוחרי הקרח, שמכונת הקרח איימה לדחוק את רגליהם ולהפוך את המקצוע שלהם למיותר: הם ליגלגו עליו בכלי התקשורת ויצרו לו תדמית נלעגת של ממציא הזוי. על אף שאין עדות ישירה לכך, לא מן הנמנע שמי שמירר את חייו של ג'ון גורי יותר מכל היה לא אחר מאשר פרדריק טיודור, 'מלך הקרח', שהיה איש עסקים דורסני וחסר-רחמים לא פחות משהיה נועז ועקשן.

ג'ון גורי מצא משקיע שהיה מוכן לחבור אליו, רשם פטנט על המצאתו ואפילו הצליח למכור כמה עשרות מכונות – אך מזלו קיבל תפנית לרעה בתחילת שנות החמישים של המאה ה-19. המשקיע שמימן אותו נפטר במפתיע, ועמו קרס גם העסק לממכר מכונות הקרח. ג'ון גורי התקשה להתמודד עם מצב הביש אליו נקלע: הוא סבל מהתמוטטות עצבים, והלך לעולמו ב-1855 בגיל 51 בלבד.

פריחת הגלידות

דרכו של גורי לא צלחה, אך את הקידמה אי אפשר לעצור. ממציאים אחרים שיכללו את מכונת הקרח שלו ושיפרו אותה, ולקראת סוף המאה ה-19 הופיעו המקררים הראשונים שהיו בשימוש קבוע: בתחילה בתעשייה בלבד, לשם שינוע מזון ואחסונו בכמויות גדולות, ומאוחר יותר הופיעו המקררים גם במטבחים הביתיים.
התקדמות טכנולוגיית הקירור הביאה גם פריחה אדירה בתחום ייצור הגלידות. בתי החרושת הראשונים לייצור גלידות בקנה מידה תעשייתי הוקמו במחצית השניה של המאה ה-19, ולכל אורך המאה העשרים נרשמו עוד ועוד שכלולים ורעיונות חדשים, כגון הקרטיב והגלידה הרכה, שמוכרת אצלנו בשם 'גלידה אמריקנית'.

הקרטיב הומצא בטעות על ידי ילד בן 11 מסן פרנסיסקו בשם פרנק אפרסון (Epperson). פרנק הכין לעצמו מיץ מאבקה שמעורבבת במים, אך שכח את כוס המשקה במרפסת ביתו, כשמקל הערבוב עדיין בתוכה. כשהתעורר בבוקר גילה שהמיץ קפא לקרח מתוק… תקרית זו נחרטה במוחו, כשהתבגר החל למכור קרחונים ממותקים על מקל תחת השם ‘Epsicle’, שילוב של 'אפרסון' ו-‘Icicle’, 'גליד קרח' בעברית. מאוחר יותר שינה את השם ל-Popcicle, מהמילה 'pop', 'אבא' בסלנג.

הגלידה הנוזלית והרכה המוכרת לנו כ'גלידה אמריקנית' הומצאה בשנות השלושים של המאה העשרים. קיימות שתי גרסות לסיפור ההמצאה. על פי אחת מהן, הגלידה הרכה נולדה מרצונם של יצרני הגלידות להוזיל עלויות: תערובת הגלידה נשמרת במצב נוזלי בתוך המכונה, ומוקפאת במהירות רק בזמן שהיא נמזגת לתוך הגביע – וכך נחסכת עלות ההקפאה לאורך זמן. על פי הגרסה השנייה, רוכל שמכר גלידות ממשאית נתקע עם תקר בצמיג, ונאלץ למכור את הגלידה כשהייתה כבר נמסה למחצה. הקונים שטעמו מהגלידה הרכה אהבו אותה מאוד, והרוכל הבין את הפוטנציאל הגלום בה.

הגלידה היא דוגמה נאה להשפעה האדירה שיש לקדמה הטכנולוגית על חיי היום יום שלנו: בתוך פחות ממאה וחמישים שנה עברה הגלידה מסמל סטטוס הזמין רק לעשירים ביותר בחברה, למוצר שניתן לרכוש בכל קיוסק תמורת שקלים בודדים. הקלות שבה ניתן ליצור אותה מביאה לכך שבכל רחבי העולם מיוצרות גלידות בטעמים משונים וביזאריים לחלוטין… היפנים, כצפוי, מצטיינים בכך במיוחד: בטוקיו ניתן למצוא גלידות בטעמי קיפודי ים, לשון פרה, סנפירי כריש ואפילו גלידה בטעם אפר פחם. בפורטו ריקו ניתן למצוא גלידה בטעם סרדינים, בוונצואלה תוכלו ללקק גלידה בטעם ציז'בורגר ובמחלקת המזון של הכלבו הרוד'ס בלונדון מוכרים גלידה בטעם… האגיס. לא, לא החיתולים – בחייכם, אל תהיו מגעילים – הכוונה למאכל סקוטי מסורתי: נתחים פנימיים של בקר מבושלים בקיבת פרה. יאמי.

---

מקורות וביבליוגרפיה

http://www.smithsonianmag.com/history-archaeology/Chilly_Reception.html?c=y&page=3

http://www.iceharvestingusa.com/Frederic%20Tudor%20Ice%20King3.html

http://failuremag.com/index.php/feature/article/cool_customer/P4/

http://hbswk.hbs.edu/archive/3650.html

http://www.eartharchitecture.org/index.php?/archives/1045-Yakhchal-Ancient-Refrigerators.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Yakhchal

http://www.waynesthisandthat.com/saltice.html

http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/solutions/faq/why-salt-melts-ice.shtml

 

יצירות אשר הושמעו במסגרת הפרק:

'Icecream' – רן לוי
Hatcollecter – Augmented
morgantj – caf connection

אם המכונית שלנו מתקלקלת אחת לכמה שבועות, אנחנו מחליפים אותה. אך העובדה שמערכות הפעלה ותכנות מורכבות דומות קורסות מדי פעם בפעם הפכה לעובדה שלמדנו לחיות עימה, בלית ברירה. האם נוכל אי פעם להפטר לגמרי מבאגים ושגיאות תוכנה?

-על 'משבר התוכנה' שממרר את חייהם של המהנדסים עוד משנות השישים…
-על FORTRAN, השפה העילית הראשונה (PDF!) והמהפכה שחוללה בעולם התכנה..
-ועל שני פרוייקטי תכנה שכשלו באופן קטסטרופלי:  מערכת שינוע המזוודות (PDF!) של שדה התעופה בדנוור, ו'תיק החקירה הוירטואלי' (VCF) של סוכנות ה-FBI.

תודה לדינה בר-מנחם על הסיוע בעריכת הפרק. בפרק שמעתם גם את השיר 'מחכה' של רני שחר, מתוך אלבומו החדש והמעולה. ניר דהן חוזר אלינו עם חידה חדשה בניחוח צרפתי.

חולצות 'עושים היסטוריה' חוזרות, לפחות באופן חד-פעמי. משה וולפסון, מאזין של התכנית, החליט להרים את הכפפה וליזום הדפסה של חולצות התכנית! זו יוזמה ברוכה, שכן לי אין את הזמן לעסוק בנושא. את החולצה החדשה עיצב רועי משעלי הסופר-מוכשר (ראו הגרפיקה בהמשך הפוסט), ומשה לקח על עצמו לאסוף את הזמנותיכם ולארגן את ההדפסה בהתנדבות: כל החולצות יימכרו במחיר עלות בלבד, ללא כל רווח למשה או לי. על פי המסתמן, עלות כל חולצה תהיה כ-17 ש"ח, מחיר זול עד מאד (ואני יודע, עסקתי בעניין לא מעט…). אם אתם מעוניינים להזמין חולצה, אנא צרו קשר עם משה ישירות בכתובת: moishie.w@gmail.com, או בשרשור החולצות בפורום שלנו.

כתמיד, אתם מוזמנים לתמוך בתוכנית באמצעות רכישת פרקים קודמים וספרים מפרי עטי. הנה פרטים נוספים על 'פרפטום מובילה', ספרי הראשון מ-2007, אשר עוסק בחלום הבלתי-אפשרי של מכונות תנועה מתמדת וזכה לביקורות מהללות בכל כלי התקשורת…

---

באגים, מזוודות וסוכני FBI – על משבר התכנה

כתב: רן לוי

 

הייתה לי פעם מכונית שכל הזמן התקלקלה. אינני רוצה לנקוב בשמות: אגיד רק שהמכונית הייתה מתוצרת מדינה שתושביה חובבי יין, באגטים ומסתבר שגם מוסכים. בכל חודשיים ביקרתי במוסך, ובכל פעם בגלל תקלה אחרת. לאחר זמן מה הבנתי מדוע אומרים שהחלק הקטן ביותר במכונית צרפתית הוא מוח הבעלים.

מכונית שמתקלקלת אחת לכמה שבועות היא מכונית שרק מזוכיסט יסכים לקנות: אנו מצפים לרמה מסוימת של אמינות מכלי הרכב שלנו . אך שגיאות ותקלות בתכנה, לעומת זאת, הן עניין מוכר ושגרתי עבור כל מי שנעזר במחשבים. כולנו נתקלו במסך השגיאה הכחול של 'חלונות', למשל, ה-Blue Screen of Death המפורסם. גם האייפון והאייפד, מוצרים הידועים כבעלי אכות גבוהה, 'קורסים' מדי פעם וצריך לאתחל אותם. למדנו לחיות עם תקלות תכנה ולקבלן ככמעט מובנות מאליהן. אין מה לעשות.

האם באמת 'אין מה לעשות'? האם תקלות תכנה – מ'באגים' קטנים ועד שגיאות קריטיות – אכן בלתי נמנעות, או שאולי יש תקווה שעם התקדמות הטכנולוגיה נצליח להתגבר על הנגע המרגיז הזה? זו השאלה שבה יעסוק פרק זה.

התוכנות הראשונות

ראשית, כמה מילות הסבר על אופן הפעולה העקרוני של מחשב. מחשב הוא מערכת מורכבת למדי, אבל שני החלקים החשובים והבסיסיים שלו הם המעבד והזיכרון. תאי הזיכרון מכילים מספרים, ותפקידו של המעבד הוא לקרוא מספר מתא זיכרון כלשהו, לבצע עליו פעולה מתמטית או לוגית כגון חיבור או חיסורו להחזירו אל הזיכרון.

תכנה היא רצף הוראות או פקודות המורות למעבד היכן נמצא המידע בזיכרון, ומה עליו לעשות עם המידע. אם נְדָמה את המידע שבזיכרון למוצרי מזון, תכנה היא המתכון המורה לנו מה עלינו לעשות עם המצרכים השונים בכל רגע נתון כדי ליצור עוגה, למשל. שגיאת תכנה- 'באג', בעגה המקצועית- היא טעות ברצף הפקודות: למשל, פקודה חסרה או שתי פקודות בסדר שגוי.

למתכנתי המחשבים הראשונים, בשנות הארבעים והחמישים של המאה העשרים, היה ברור למדי מדוע התכנות שהם כותבים מכילות באגים: כתיבת תכנה הייתה, באותם הימים, משימה סיזיפית, קשה ומורכבת מאוד.

הבה נשים את עצמנו לרגע בנעליו של מתכנת בשנות הארבעים. כיוון שהמעבד מסוגל לקרוא אך ורק מספרים, גם רצף הוראות התכנה חייב להיות מוגדר כסדרת מספרים. כדי לבצע פעולה פשוטה כגון העתקת מספר מתא זיכרון אחד לאחר, למשל, עלינו להזין למחשב סדרת מספרים בסגנון: 11 42 56. כאן "11" ו-"56" הם כתובות תאי הזיכרון, ו"42" היא הפקודה 'העתק'. כדי לבצע חישוב מורכב יותר, כגון פתרון משוואה מתמטית, יש לבצע מאות ואף אלפי פעולות פשוטות שכאלה כגון חיבורים, חיסורים, העתקות וכדומה. נוסף על כך, הסדר, שבו מתבצעות הפעולות האלה קריטי לשם תקינות החישוב כולו, באותו האופן שבו סדר הפעולות הדרושות להכנת עוגה הוא בעל חשיבות רבה: אם נוסיף את הקצפת לפני שהכנסנו את הבצק לתנור, לדוגמה, העוגה כולה תהרס.

המתכנת האומלל נאלץ, אם כן, להפיק סדרות ארוכות של מספרים- 11, 42, 56, 34, 98, 54 ועוד ועוד – אבל אפילו טעות אחת קטנה בסדרה הארוכה תשבש את התוצאה הסופית. אין פלא, אם כן, שבאותה התקופה רק מעט 'משוגעים לדבר' היו מוכנים לעסוק בתִכנות וחלק גדול מזמנם הוקדש לאיתור באגים ותיקונם.

ההתקדמות המשמעותית הראשונה בנושא זה הייתה פיתוחה, בסוף שנות הארבעים, של שפת ה'אסמבלי', המוכרת גם כ'שפת מכונה'. אסמבלי החליפה חלק מהמספרים במילים בעלות משמעות שקל יותר לזכור: לדוגמה, כדי לבצע פעולת חיבור ניתן לכתוב את המילה ADD במקום, נאמר, המספר 67. הפקודות היו מוזנות לתוכנה מיוחדת בשם 'אסמבלר' אשר הייתה ממירה את המילים בחזרה למספרים שהמחשב מסוגל להבין.

תכנות בשפת אסמבלי הקל על המתכנתים ופטר אותם מהצורך לזכור בעל פה מספרים שרירותיים, אבל כמעט ולא סייע להם להימנע משגיאות. חישובים מורכבים עדיין דרשו אלפי שורות קוד, וההקפדה על סדר הפעולות הנכון הייתה מתישה וסיזיפית.

Fortran

אחד מאותם מתכנתים מותשים היה ג'ון בקוס (Backus). בקוס היה מתמטיקאי שעבד בחברת IBM על חישוב מסלולי טילים. בקוס שנא לתכנת באסמבלי: זה היה מסובך מדי ומעיק מדי עבורו, והיו שגיאות רבות מדי לגלות ולנפות.

ב-1953 החליט בקוס לעשות מעשה. הוא כתב מִזכר להנהלה ובו הציע להקים קבוצת פיתוח אשר תפתח שפת תכנות חדשה שתחליף את אסמבלי. הפיתרון שהציע בקוס היה ליצור 'שפה עילית', ובאנגלית- High Level Programming Language. שפה עילית היא שפת תכנות שבה כל פקודה שוות ערך להמוני פקודות אסמבלי. פקודות כמו PRINT X להדפסת תו על המסך, או IF X THEN Y שמבצעת פעולה כלשהי בהתקיים תנאי אחר, מחליפות את עשרות שורות הקוד בשפת אסמבלי שנדרשות כדי לבצע פעולות אלו. דרגה כזו של הפשטה תהפוך את התכנות לקל, פשוט וזריז יותר- ומכאן, בשאיפה, שגם תפחית את מספר השגיאות במידה ניכרת.

זה היה רעיון נפלא- אך בקוס לא המציא כאן משהו חדש. 'שפה עילית', או כפי שכונתה אז 'תכנה אוטומטית', הייתה רעיון שקסם לחוקרים רבים בתחום הצעיר של מדעי המחשב, וכמה שפות עיליות פותחו עוד בסוף שנות הארבעים. אך על אף היתרונות המבטיחים של שפות עיליות, מרבית המתכנתים היו ספקניים מאוד כלפיהן ולא ששו לנטוש את שפת האסמבלי למרות הקשיים המרובים שהציבה. הסיבה לכך הייתה ביצועים.

המעבד, כזכור, מבין רק מספרים. כדי שהמחשב יבין פקודות בשפה עילית יש צורך בתכנה מיוחדת בשם 'מהדר', Compiler, אשר תתרגם את הפקודה בשפה העילית – למשל, Print X- לרצף של פקודות האסמבלי הדרושות בכדי להדפיס את האות X. לרוע המזל, תוצאת התרגום הזו הייתה כמעט תמיד גרועה מאוד: בהשוואה לתכנה שנכתבה באסמבלי על ידי מתכנת אנושי מנוסה, קוד התכנה שהפיקו המהדרים היה לרוב 'מנופח' בפקודות מיותרות שהאטו מאוד את מהירות החישוב. כיוון שהמחשבים בשנות הארבעים והחמישים היו גם ככה אטיים וחלשים – הפגיעה הקשה בביצועים הייתה מחיר שאף אחד לא היה מוכן לשלם, ושפות עיליות נותרו בגדר הבטחה בלתי ממומשת. אתגר כתיבת מהדר לשפה עילית אשר יפיק קוד יעיל כמו תכנה שנכתבה באסמבלי נראה לרבים כמעט בלתי אפשרי: כיצד ניתן לצפות מתכנה שתתחרה באינטואיציית המתכנת האנושי המנוסה ובידע שלו?

בקוס היה מודע לגודל האתגר, אך לא נרתע ממנו. במזכר שכתב הדגיש בפני מנהליו את התועלת הכלכלית שעשויה לצמוח ל-IBM משפה עילית מוצלחת: מורכבות התכנות באסמבלי, כתב בקוס, אחראי לכמעט שלושה רבעים מתקציב הפרוייקטים ב-IBM. הזמן הרב שלוקח למתכנתים לכתוב תכנה ולתקן את הבאגים שמתגלים בה מיתרגם לשכר של חודשים רבים.

טיעוניו של בקוס עשו את העבודה, והוא הצליח לשכנע את מנהליו ב-IBM שהחיסכון הכלכלי הצפוי מצדיק ניסיון לפתח שפה עילית חדשה. הוא קיבל אישור להקים קבוצת מחקר ובשנת 1953 החל לאסוף סביבו קבוצת מהנדסים מוכשרים ונלהבים שחזון השפה העילית הנוחה והקלה לתכנות בער גם בקרבם. חברי הקבוצה עבדו אל תוך הלילה, ובמקרים רבים לנו בבית מלון ליד המשרד כדי שיוכלו לנצל זמן מחשב פנוי גם לפנות בוקר.

עיקר המאמץ התרכז בפיתוח המהדר, התכנה שתתרגם את הפקודות לשפת אסמבלי. בקוס ואנשיו ידעו שהצלחת הפרוייקט שלהם תקום ותיפול על יעילות המהדר: אם המהדר יפיק קוד מנופח ומסורבל שיפגע בביצועי המחשב, אף אחד לא ישתמש בשפה החדשה שפיתחו, נוחה וקלה ככל שתהיה. כדי להקשות על העניינים עוד יותר, המחשב החדש שעבורו פיתחו את השפה העילית, IBM-704, היה חזק ומהיר יותר מכל קודמיו כך שכל פגיעה בביצועים ביחס לקוד אסמבלי ידני תודגש אפילו עוד יותר.

ב-1957 הייתה הגרסה הראשונה של השפה העילית החדשה מוכנה, ובקוס נתן לה את השם FORTRAN, קיצור של Formula Translation. השם הסגיר את הייעוד המתוכנן לשפה: חישובים מתמטיים ומדעיים.
בקוס שלח את המהדר, בצירוף חוברת הסבר מפורטת, אל כמה עשרות קבוצות אחרות ב-IBM ואל לקוחות של החברה שעשו שימוש במחשבי ה-704, כדי שיבדקו את FORTRAN וייחוו עליה את דעתם.

כל התגובות, כמעט ללא יוצא מן הכלל, היו נלהבות. המאמץ שהשקיעו חברי הצוות השתלם, והקוד שהפיק המהדר היה מוצלח מאוד: מהירות החישוב של תכנה שנכתבה ב-FORTRAN הייתה בהחלט בת השוואה לתכנה שנכתבה באופן ידני באסמבלי. למעשה, המהדר החדש היה כה מוצלח עד כי נחשב לטוב ביותר מסוגו גם כמעט עשרים שנים מאוחר יותר. המשתמשים התמוגגו מהקלות ומהזריזות שבה ניתן לכתוב תכנות באמצעות FORTRAN.

התגובות החיוביות עודדו מאד את ג'ון בקוס ואנשיו. חברי הצוות היו מרוצים כל כך מההצלחה ובטוחים כל כך שהשפה החדשה שפיתחו תפטור את עולם התכנה מתקלות ומבאגים אחת ולתמיד, עד ששילבו בשפה רק מעט מאוד כלים לאיתור שגיאות וניתוחן: הם האמינו כי לא יהיה בהם צורך!

FORTRAN כבשה את עולם התכנה בסערה. אחד מהבודקים סיפר מאוחר יותר, בראיון עיתונאי, איך נדהם לראות עמית שלו – פיזיקאי במכון מחקר גרעיני – כותב תכנה לחישוב מתמטי מסובך באחר צהריים אחד בלבד. כתיבת אותה התכנה, לו נעשתה בשפת אסמלי, הייתה לוקחת שבועות!

בתוך פחות משנה מיציאת הגרסה הראשונה שלה לאור, כמעט מחצית ממשתמשי ה-704 עשו בה שימוש באופן יום-יומי. השילוב של מהדר מוצלח שהפיק קוד אכותי ו'רזה' עם שפה עילית שהפחיתה את מספר השורות בכל תכנה עד פי עשרים ביחס לקוד זהה בשפת אסמבלי, היה הישועה שלה ציפו אלפי מתכנתים טרוטי עיניים.

ב-1961 החליט מכון התקנים האמריקני להפוך את FORTRAN לשפה תקנית. זו הייתה החלטה ששינתה את מהלך ההיסטוריה, שכן כעת כל אחד יכול לכתוב תכנה ב-FORTRAN ולהיות בטוח שהתכנה שלו תעבוד כהלכה גם על מחשבים מתוצרת חברות אחרות, ולא רק על ה- IBM-704. בתוך שנים ספורות כבשה FORTRAN את השוק, ושפת האסמבלי נעלמה כמעט לחלוטין. התכנות הפך לקל ולמהנה יותר, ומהנדסים וחובבי מחשב רבים למדו לתכנת בכוחות עצמם מתוך ספרי לימוד.

בחמישים השנים שחלפו מאז מהפכת ה-FORTRAN הלך עולם התכנה והשתכלל. שפות עיליות חדשות כגון COBOL, ALGOL, C, ADA ואחרות הוסיפו פיתוחים ורעיונות שהפכו את התכנות לקל אף יותר ומותאם לסוגי חישובים מגוונים יותר, מהנהלת חשבונות ועד אינליגנציה מלאכותית. כיום יש מאות שפות עיליות שניתן לבחור מביניהן, ורבות מהן מאפשרות למתכנת ליצור תכנות שיפעלו על מגוון רחב של מחשבים – ממחשבי PC, דרך מקינטושים של אָפּל וכלה בטלפונים חכמים. שפות מודרניות כמו Python, Ruby ו-Javascript הן כה פשוטות עד שאפילו ילדים בני 13 יכולים ללמוד אותן ללא קושי.

גם שפת FORTRAN, אולי תופתעו לשמוע, עדיין איתנו. היא עברה עדכונים ושינויים רבים במרוצת השנים, אך השפה שנוצרה בתקופה שבה תכנות נעשה באמצעות כרטיסיות מנוקבות, חיה ובועטת גם בעידן האינטרנט. למעשה, FORTRAN היא עדיין השפה המועדפת על מדענים ועל חוקרים רבים לשם חישובים מתמטיים מורכבים. ג'ון בקוס הלך לעולמו בשנת 2007, אבל זכה לראות את השפה העילית שיזם משנה את עולם המחשב לתמיד ובעיקר הופכת את התכנות לכיף, במקום סבל. סוף טוב… הכול טוב.

משבר התוכנה

רגע… רגע אחד!

שפות עיליות הפכו את התכנות לקל יותר, אבל הן גם אפשרו לתכנות עצמן להיות מורכבות יותר ובעלות פונקציונליות רבה יותר. אם בשנות הארבעים מחשבים נדרשו לפתור משוואות מתמטיות, בשנות השישים והשבעים הם כבר היו חלק בלתי נפרד מעולם העסקים והשתמשו בהם לצרכים מגוונים יותר, מחישובי שכר ועד למשחקים. מורכבות התכנות ההולכת וגדלה איזנה את היתרונות שבתכנות בשפות עיליות. שפת FORTRAN אכן חוללה מהפכה בעולם התכנות, אבל שגיאות ותקלות בתכנה לא נעלמו. המסכים הכחולים והודעות השגיאה המעצבנות עדיין מלוות אותנו בתדירות גבוהה, כמו נוריות האזהרה במכונית צרפתית שמנסה לטפס את העליות של הכרמל.

בשנות השישים החלו מהנדסים רבים להבין שיש כאן בעיה עקרונית. על אף כל ההתפתחויות החיוביות בעולם התכנה, נותר קושי בסיסי ומתמשך לכתוב תכנות מורכבות שיהיו נקיות משגיאות. זאת ועוד, היה קשה להשלים פרוייקט תכנה גדול באופן "מוצלח": ב"מוצלח", הכוונה היא לפרוייקט שהתוצר הסופי שלו הוא תכנה תקינה (דהיינו, נטולת באגים), שעונה לדרישות הפרוייקט שלשמו היא נוצרה, ושנכתבת בהתאם ללוח זמנים צפוי, ללא חריגות בתקציב, ושניתן לתחזק ולעדכן אותה באופן שוטף גם לאחר גמר הפרוייקט.
הקושי הזה הטריד מהנדסים רבים בעיקר כיוון שבאופן מסורתי מהנדסים מתגאים בדייקנותם וביכולתם להפיק מוצרים מועילים במגבלות זמן ותקציב. מהנדסי התכנה פזלו לעבר תחומי הנדסה אחרים כמו אדריכלות, למשל, ושאלו את עצמם 'מדוע איננו מסוגלים להיות כמוהם?' מהנדסי בניין ואדריכלים בונים בניינים, גשרים ומבנים אחרים כל הזמן, ומבנים אלה – פרט למקרים נדירים ויוצאי דופן – בטוחים לשימוש, אמינים, ותהליך תכנונם עומד במגבלות לוחות הזמנים והתקציב של הפרוייקט. ניסיונם האישי של מהנדסי התכנה אמר להם, לעומת זאת, שהפרוייקטים שלהם כמעט תמיד יעלו ויארכו יותר ממה שתוכנן – והתוצאה תיוותר קוד שמכיל שגיאות מרגיזות שיתגלו ברגע הכי לא מתאים.

בשנת 1968 התכנסו בגרמניה כמה מהמוחות הגדולים של עולם התכנה במסגרת ועידת נאט"ו, כדי לדון בין היתר בקושי הברור ליצור תכנות מוצלחות. פתרונות לא יצאו מהוועידה הזו, אבל לפחות ניתן שם לבעיה: "משבר התכנה."

כיצד נראה 'משבר התכנה' בפועל? הנה דוגמה.

אסון המזוודות של דנבר

בשנת 1989 החליטה עיריית דנבר, בירתה של מדינת קולורדו שבארצות הברית, ליזום את אחד מהפרוייקטים השאפתניים ביותר בתולדותיה: הקמת שדה תעופה גדול ומודרני, שיצעיד את התיירות והעסקים המקומיים אל המאה העשרים ואחת. היהלום שבכתר שדה התעופה החדש היה אמור להיות מערכת שִינועַ מזוודות הנוסעים.

בכל שדה תעופה, העברת המזוודות מהמטוס הנוחת אל המסוע שבו ממתין הנוסע הוא תהליך בעל חשיבות רבה: אם המזוודה תתעכב יותר מדי בדרך, הנוסע עשוי להפסיד את הטיסה הבאה שלו וכמובן שמזוודה שהלכה לאיבוד בשדה התעופה יכולה להרוס באבחה אחת את מה שהייתה אמורה להיות חופשה מהנה.

החברה שנבחרה לתכנן את מערכת שינוע המזוודות החדשה ולהקימה הייתה BAE, יצרנית ותיקה ומנוסה של מערכות כאלה. מהנדסי BAE בחנו את תכניות שדה התעופה החדש והבינו ששינוע המזוודות עומד להיות אתגר קשה במיוחד. השדה המתוכנן היה ענק והשתרע על פני קילומטרים רבים, כך שהעברת המזוודות מהמטוס אל המסוע בטרמינל בשיטה המסורתית – דהיינו, כלי רכב מאויישים הסוחבים מאחוריהם עגלות מלאות – הייתה יכולה לקחת שלושת רבעי השעה ויותר, פרק זמן לא מתקבל על הדעת בכל קנה מידה.

על כן הציעה BAE להקים בשדה החדש מערכת שינוע מתוחכמת ונועזת במיוחד, מתקדמת בסדרי גודל מכל מה שהיה קיים בראשית שנות התשעים. התכנית הייתה שמערכת השינוע תהיה אוטומטית לחלוטין: מהרגע שהמזוודה עוזבת את בטן המטוס ועד שתגיע אל בעליה, יד אדם לא תיגע בה. סורקי בר-קוד יזהו את יעדה של המזוודה, ומערכת בקרה ממוחשבת תדאג לכך שעגלה ריקה כבר תחכה לה במקום ובזמן המתאימים כדי להסיע אותה במהירות אדירה באמצעות מערכת מסועפת של מסילות תת-קרקעיות, אל הטרמינל הנכון. המתכננים היו בטוחים כל כך ביכולות מערכת הבקרה, עד שהעגלות אפילו לא היו אמורות לעצור; המזוודות אמורות היו ליפול מהמסוע אל עגלת הנוסעים בתזמון מושלם תוך כדי תנועת העגלה.
הקפו המתוכנן של פרוייקט שינוע המזוודות היה עוצר נשימה: 700 אלף קילומטרים של חוטים וכבלים, 40 קילומטרים של מסילות תת-קרקעיות ועשרת אלפים מנועים חשמליים. מערכת הבקרה כללה רשת של כ-300 מחשבים שיפקחו על המנועים והעגלות. אין פלא שראש עיריית דנבר הגדיר את הקמת מערכת שינוע המזוודות כ'פרוייקט בסדר הגודל של כריית תעלת פנמה.'

העיר כולה עקבה אחר התקדמות הפרוייקט, שאמור היה להסתיים בסוף שנת 1993. זמן מה לפני תאריך היעד, הודיע ראש העיר כי פתיחת שדה התעופה תתעכב במעט, כיוון שעדיין נותרו כמה בדיקות קטנות לעשות למערכת המזוודות. אף אחד לא הופתע: בכל זאת, מדובר במערכת חדשנית ומורכבת, וסביר שהבדיקות יתארכו מעט יותר מהצפוי.

אבל איש לא היה מוכן למבוכה שהתרחשה במרץ 1994, כשראש העיר הגאה הזמין את העיתונאים להדגמה חגיגית של המערכת החדשה.

במקום שינוע זריז, יעיל ומתוזמן בדייקנות, העיתונאים הנדהמים חזו בגרסה הטכנולוגית של הגהנום של דנטה. עגלות שהגיעו מהר מדי נפלו מהמסילות והתהפכו על הרצפה. מזוודות עפו באוויר כשהעגלות שהיו אמורות להמתין להן ביציאה מהמסועים מעולם לא הגיעו. בגדים שנשפכו מהמזוודות נגרסו בתוך המנועים החשמליים והסתבכו בגלגלי עגלות חולפות. מזוודות שכן הצליחו למצוא אל דרכן אל עגלה ריקה הגיעו אל הטרמינל הלא נכון כשסורקי בר-קוד רבים כשלו בזיהוי המדבקות שעליהן. בקיצור – דבר לא עבד כמו שצריך.

העיתונאים שצפו במחזה לא ידעו אם לצחוק או לבכות. אלמלא עלה הפרוייקט קרוב ל-200 מיליון דולר מכספי משלם המיסים העירוני, זו הייתה יכולה להיות קומדיה הוליוודית קלאסית בסגנון צ'רלי צ'פלין. הכותרות בעיתוני המחרת גרמו לראש העיר להתכווץ בכיסאו, ללא ספק.

מאחורי הקלעים היו שקועים כל המעורבים בפרוייקט בניסיונות נואשים להציל את המצב. טכנאים התרוצצו בין המסילות, אך כל ניסיון לתקן תקלה במקום אחד יצר שתי תקלות חדשות במקום אחר. מורל העובדים המתוסכלים היה על הקרשים. כל יום של עיכוב בפתיחת שדה התעופה בגלל הכשלים שבמערכת המזוודות עלה לעירייה מיליון דולר, והחובות הלכו ותפחו לממדי ענק. לקראת סוף 1994 ניצבה דנבר בפני האפשרות הריאלית מאוד של פשיטת רגל.

לראש עיריית דנבר לא הייתה ברירה. לאחר סדרת מבדקים חיצוניים ודיוני חירום, הוחלט לבטל ולפרק חלק גדול מהמערכת האוטומטית החדשה. במקומה הוקמה בבהילות מערכת מסורתית של שינוע מזוודות ידני, בכלי רכב נהוגים על ידי בני אדם…העלות הסופית של הפרוייקט, כולל עלות הקמתה המזורזת של מערכת השינוע הידנית, הייתה 311 מיליוני דולרים: פי שניים מהעלות המתוכננת.

בפברואר 1995, כמעט שנה וחצי לאחר התאריך המקורי, נפתח שדה התעופה החדש של דנבר. רק חברת תעופה אחת, יונייטד-ארליינס, הסכימה להמשיך ולהשתמש במערכת שינוע המזוודות החדשה- אבל גם היא נשברה לבסוף: לכל אורך חייה של המערכת נתגלו בה תקלות רבות ועלות התחזוקה הייתה קרוב למיליון דולר בכל חודש. בשנת 2005 הודיעה כם יונייטד-ארליינס על פירוק המערכת האוטומטית והחלפתה בשינוע מזוודות ידני.

מה השתבש בדנבר? מדוע כשל הפרוייקט באופן כה מביש ומוחלט?

את השאלה הזו שאלו את עצמם גם חוקרים רבים באקדמיה בתחומים כמו מנהל עסקים וניהול פרוייקטים. כמה וכמה ניתוחים מפורטים של השתלשלות האירועים בפרוייקט התפרסמו לאורך השנים ומתוכם עלה שבפרוייקט שדה התעופה החדש של דנבר, כל דבר שיכול היה להשתבש אכן השתבש, פחות או יותר. ניהול הפרוייקט על ידי העירייה היה כושל וסבל מעודף פוליטיזציה של תהליך קבלת ההחלטות. נעשו שינויים רבים תוך כדי הבנייה בפועל כדי להענות ללחצים של חברות תעופה שונות. אספקת החשמל לשדה התעופה לא הייתה סדירה, ואם כל זה לא מספיק – גם המתכנן הראשי של הפרוייקט נפטר במפתיע בשלב מוקדם יחסית.

אבל מרבית החוקרים שבחנו את פרוייקט המזוודות הסכימו ביניהם שהבעיה הגדולה ביותר של הפרוייקט השאפתני הייתה בתחום התכנה.

כזכור, התכנית המקורית הכתיבה שכשלושת אלפי עגלות ינועו ברחבי שדה התעופה באופן עצמאי על מסילות תת-קרקעיות. מי שהיו אמורים לשלוט על העגלות היו כמה מאות מחשבים שהיו צריכים לשוחח ולעדכן זה את כל העת, ולקבל החלטות משותפות ונכונות בזמן אמת. למשל, אחד התרחישים הנפוצים והשכיחים ביותר היה מצב שבו עגלה ריקה נדרשת להגיע לנקודה כלשהי בשדה התעופה כדי לאסוף מזוודה. העגלה הריקה צריכה לעבוד מסלול מסובך ביותר כדי להגיע ליעדה: היא צריכה לעבור בין מסילות, לשנות את כיוון הנסיעה ולעבור מתחת למסילות אחרות או מעליהן. חמור מכך, המסלול שהיא צריכה לעבור תלוי לא רק במיקום שלה, כי אם גם (ואולי בעיקר) במיקומן של העגלות האחרות: אם עומס אקראי באזור מסוים של שדה התעופה יוצר 'פקק תנועה' של עגלות, העגלה הריקה צריכה להיות מסוגלת לעקוף את הפקק ולנסוע במסלול חלופי. בל נשכח שקיימות אלפי עגלות שכל אחת מהן צריכה להגיע למקום אחר, ושההחלטות לגבי המסלולים צריכות להתקבל על ידי מאות מחשבים בו זמנית ושכל זה חייב להתבצע בדיוק מושלם, שהרי העגלות אינן אפילו עוצרות כדי לקלוט מזוודות חדשות!…

זה יכול להיות מעניין מאוד לשמוע על המערכת המתוחכמת ועל האתגרים שלה – אבל זה מעניין כמו תאונת רכבת: אתה לא יכול להפסיק להסתכל עליה, אבל אתה גם שמח שאינך חלק מהעניין.

עשרים מתכנתים עבדו בפרוייקט במשך שנתיים תמימות, אבל המערכת הייתה כה מורכבת עד שאף לא אחד מהם היה מסוגל לראות את התמונה כולה ולהבין את התנהגות המערכת מ'מעוף הציפור'. בשילוב עם הקשיים האחרים שציינתי והעבודה בלחץ זמנים גדול, אין פלא שהתוצאה הסופית הייתה קוד תכנה סבוך ומורכב שהיה עשיר בשגיאות. אלו הם, אם כן, פניו של "משבר התוכנה": פרוייקט שהתעכב מאד, עלה כפליים מהצפוי ולא השיג את מטרותיו.

כל המחקרים שנערכו מאז שנות השישים מעלים תמונה עגומה מאוד. לאורך השנים סקרו החוקרים אלפי פרוייקטים טכנולוגיים בדרגות שונות של חדשנות והיקף עבודה, והתוצאות קשות לעיכול. בפרוייקטים של תכנה, הסיכוי להיכשל – דהיינו, לחרוג במידה משמעותית מהתקציב או מלוח הזמנים ולהפיק תכנה שאינה עומדת בדרישות הלקוח – גבוה במידה בלתי נתפסת כמעט, ביחס לפרוייקטים בתחומי הנדסה אחרים. גם אם הפרוייקט קטן, בעל דרישות צנועות וכוח אדם מצומצם, הסיכון הבסיסי עומד על 25 אחוזים: אחד מכל ארבעה פרוייקטים ייכשל. הסיכון עולה באופן דרמטי ככל שהפרוייקט גדול יותר: אם תהליך פיתוח החומרה נמשך יותר משנה וחצי, או אם הצוות כולל יותר מעשרים איש – הסיכוי לכישלון עומד על יותר מחמישים אחוזים. בפרוייקטים גדולים יותר שנמשכים שנים ומעורבים בהם צוותים של עשרות מתכנתים, הסבירות לכישלון תקציבי היא כמעט מאה אחוז, וכעשרה אחוזים מהפרוייקטים הגדולים נכשלים באופן כה מחפיר, עד שהתכנה כולה נזרקת לפח וכל ההשקעה יורדת לטימיון.

ד"ר ווינסטון רוייס (Royce), מדען מחשב מוביל, הגדיר את המצב היטב כשאמר: "[משבר התכנה] הוא אולי הבעיה החמורה ביותר בהנדסה המודרנית, והוא מוכר ככזה כבר למעלה מ-15 שנה. זהו המשבר המתמשך הארוך ביותר בתולדות ההנדסה, ועדיין לא פתרנו אותו." הדברים האלה נאמרו בשנת 1991 וכל הסימנים מעידים על כך שהם תקפים ושרירים גם בימינו, למעלה מעשרים שנה מאוחר יותר.

אסון התיקים של ה-FBI

מה אפשר לעשות? כיצד ניתן למזער את הסיכון?

התשובות שניתנו לשאלה זו לאורך השנים השתנו במקביל להשתנות התרבות העסקית של עולם ההייטק. בשנות השישים הגישה השלטת לפיתוח תכנה הייתה הגישה ההנדסית המסורתית והסטנדרטית לפרוייקטים גדולים: "תמדוד פעמיים, תחתוך פעם אחת.". שיטת 'מפל המים', כפי שכונתה הגישה המקובלת, גרסה כי יש לחלק את הפרוייקט הגדול והמורכב לסדרה של שלבים מוגדרים היטב, ולעבור משלב לשלב באופן טורי – כמו מים הנופלים במורד מפל – רק כשהשלב הקודם נסתיים בצורה מוצלחת. למשל, אין להתחיל לכתוב את קוד התכנה בפועל עד שהדרישות מהתכנה לא הוגדרו במלואן, ומהרגע שהגדרת הדרישות על ידי הלקוח נסתיימה – אין לשנות אותן כהוא זה.

אך בשנים האחרונות פינתה הגישה הנוקשה והבלתי-מתפשרת הזו את מקומה לטובת תהליכי פיתוח תכנה גמישים יותר. הוגים רבים טענו ששיטת 'מפל המים', על אף שהיא משרתת נאמנה דיסיפלינות הנדסיות אחרות, אינה מתאימה לעולם התכנה. דוגמא לקושי שב'הלבשת' התהליכים ההנדסיים הסטנדרטיים על פרוייקטים של תכנה, ניתן לראות במה שקרוב לוודאי הכישלון היקר ביותר בהיסטוריה של פרוייקטים כאלה.

בשנת 2000 החליט ה-FBI, לשכת החקירות הפדרלית של ארצות הברית, להחליף את מערך המיחשוב שלה. המחשבים והתכנות שרצו עליהן היו מיושנים מאוד וכבר לא התאימו לצרכי הסוכנים וחוקרים: המסכים היו המסכים הירוקים של שנות השמונים, התכנות הקיימות לא תמכו בשימוש בעכבר ולא איפשרו חיפוש והצלבת מידע. לאחר מתקפת הטרור של האחד עשר בספטמבר, למשל, סוכנים נזקקו לפקסים כדי להעביר תמונות של החשודים, כיוון שהמערכת לא איפשרה לשלוח דואר אלקטרוני עם תמונות…

בסוף שנת 2000 אישר הקונגרס השקעה של כ-400 מיליוני דולרים בשדרוג מערכת המחשבים של ה-FBI. הפרוייקט תוכנן להימשך כשלוש שנים, ובסיומו תוחלפנה כל עמדות המחשב במחשבים מתקדמים ומודרניים ותותקן רשת תקשורת מהירה באמצעות סיבים אופטיים. גולת הכותרת של המערכת החדשה הייתה תכנה בשם VCF, ראשי תיבות של Virtual Case File (תיק חקירה וירטואלי). VCF הייתה אמורה לאפשר לסוכנים בשטח להעלות מסמכים, תמונות, קבצי שמע וכל חומר חקירה אחר למאגר מידע מרכזי, ולאפשר להם להצליב מידע על חשודים כדי להשיג ראיות מכריעות עבור בית המשפט. החברה שנשכרה כדי לפתח את תוכנת ה-VCF הייתה חברת SAIC.

ה-FBI היא סוכנות המעסיקה מאות אלפי בני אדם, ומטבע הדברים גם נוטה להיות ביורוקרטית ושמרנית מאוד. בהתאם לגישה המקובלת בפרוייקטים גדולים, הגיש ה-FBI לחברת SAIC מסמך המפרט באופן מדוקדק ביותר את הדרישות מהתכנה החדשה. מסמך הדרישות הכיל כ-800 עמודים, וכלל אפילו משפטים בסגנון: "במסך זה וזה של התכנה יהיה כפתור בפינה השמאלית העליונה. על הכפתור יהיה כתוב: 'אי-מייל'."

אבל ספק רב אם בארגון גדול כמו ה-FBI יש אדם אחד או אפילו קבוצה קטנה של אנשים שמכירים את הצרכים בפועל של כל הקבוצות והמחלקות שעבורם נכתבה התכנה. ככל שהתקדם הפרוייקט הסתבר שהדרישות המקוריות שנכתבו בדקדקנות כה ייקית, לא עונות בפועל על צרכיהם של סוכנים רבים.
קבוצות עבודה בתוך ה-FBI שהוקמו בחופזה תוך כדי התקדמות העבודה כדי ללמוד מהם הצרכים האמיתיים של הסוכנים בשטח, הזרימו כל הזמן דרישות חדשות וביטלו דרישות קודמות. כתוצאה מכך, כמעט מהרגע שבו החלו מהנדסי התכנה של SAIC לעבוד הפך מסמך הדרישות המקורי ללא-רלוונטי. הפיגועים של האחד עשר בספטמבר הובילו לממד חדש של בהילות לתכנית השדרוג, ולחץ הזמנים ההיסטרי הביא עד מהרה לסכסוכים מרים בין המהנדסים לאנשי ה-FBI. המהנדסים התקשו להתמודד עם הדרישות המשתנות ללא הרף, והסוכנים לא אהבו לראות את המהנדסים מתעלמים מדרישות שהיו חיוניות בעיניהם כדי שתוכנת ה-VCF תוכל למלא את ייעודה.

פרוייקט ה-VCF הלך מדחי אל דחי. בתחילת 2003 כבר היה ברור שהתכנה החדשה לא תהיה מוכנה בזמן, ותאריך ההשקה שלה נדחה שוב ושוב. מכיוון שהיה מדובר בפרוייקט בעל חשיבות עליונה לביטחון הלאומי של ארצות הברית, הקונגרס אישר עוד כ-200 מיליוני דולרים כדי להשלים את תהליך הפיתוח. גם זה לא עזר.

בדצמבר 2003, כמעט שנה לאחר התאריך המקורי, הוגשה התכנה החדשה לידי הלקוח. ה-FBI דחה אותה כמעט מייד. לא רק שהיו כמה עשרות תקלות ובאגים קריטיים בתכנת ה-VCF, אלא שהיו חסרות בה פונקציות בסיסיות כמו Bookmarking והיסטוריה של חיפוש. תכנת ה-VCF הכילה 700 אלף שורות של קוד מנופח, מלא בטעויות ולא תואם לצרכי השטח.

ב-FBI ניסו להציל את הפרוייקט הכושל, והזמינו ועדה של יועצים חיצוניים כדי שתדריך אותם לגבי כיוון ההתקדמות הרצוי. אחד מחברי הוועדה, פרופ' למדעי המחשב בשם מאט בלייז, סיפר שהוא ועמיתיו נתקפו בחרדה כשסקרו את התכנה החדשה. "כמה מאיתנו," הוא סיפר בראיון עיתונאי, "תיכננו לצאת למסע פשיעה של גניבות ושודים ביום שבו תושק המערכת. אם היא לא תעבוד, היא תנטרל את ה-FBI לחלוטין!"

בינואר 2005 החליט מנהל ה-FBI לבטל את הפרוייקט באופן סופי. זו לא הייתה החלטה קלה שכן משמעותה הייתה שעשרות אלפי סוכנים וחוקרים ימשיכו להשתמש באותן מערכות מיושנות משנות השמונים והתשעים במשך חמש שנים נוספות לכל הפחות, על כל המשתמע מכך לגבי הביטחון הלאומי של ארצות הברית.

כפי שראינו, פרוייקט ה-VCF כשל למרות שב-FBI השתדלו מאוד לנסח בפרוטרוט את הדרישות והצרכים מהתכנה החדשה, או במילים אחרות – למדוד פעמיים ולחתוך רק פעם אחת. מבקרי גישת 'מפל המים' בפרוייקט טוענים שהשתדלות זו הייתה לשווא, כיוון שה-FBI, כמו לקוחות רבים, אינו מסוגל כלל להגדיר בצורה מושלמת או אפילו בצורה מספקת מה בדיוק הוא רוצה שהתכנה שלו תהיה מסוגלת לעשות. בארגון גדול קשה מאד להגדיר את כל הצרכים בבת אחת, ואם הלקוח אינו בקיא בטכנולוגיה המתקדמת סביר להניח שלא יהיה מודע כלל מה ניתן לממש בתכנה ומה לא.

כיוון שכך, תהליכי פיתוח מודרניים כמו Agile ו-Extreme Programming גורסים כי הפיתרון הוא לוותר על מסמכי דרישות נוקשים ולעבוד בשיתוף עם הלקוח לכל אורך תהליך הפיתוח. הצוות ייצור גרסה ראשונית של התכנה, מעין 'אב טיפוס' פשטני, ויזמין את הלקוח לבחון אותה. ההערות שיתקבלו מהלקוח יהיו הבסיס לשינויים הבאים, והדגמות שכאלה ייערכו באופן שוטף כל מספר שבועות. פגישות כאלה התקיימו גם בין המהנדסים והסוכנים שהיו מעורבים בפרוייקט ה-VCF, אבל הן לא נעשו כחלק מוגדר ומתוכנן של תהליך הפיתוח אלא כמעין 'פתרון חירום' לכישלון של הגדרת הדרישות הראשונית, ולכן לא הצליחו למנוע את התמוטטות הפרוייקט כולו.

להתמודד עם משבר התוכנה

האם ניתן לצפות ששילוב תהליכי פיתוח תכנה מודרניים ושפות תכנות עיליות ומתוחכמות יותר יביא אותנו, ביום מן הימים, אל הארץ המובטחת? האם ייפתר משבר התכנה, ונוכל לצפות מהתכנות שלנו לאותה רמת אמינות שאנו מצפים מהמכוניות שלנו?

ד"ר פרדריק ברוקס הוא אחד ממדעני המחשב החשובים ביותר במאה העשרים. בעברו ניהל ברוקס במשך שנים רבות כמה מהפרוייקטים החדשניים ביותר של חברת IBM, והניסיון שצבר בניהול פרוייקטים אלה – ובמיוחד כמה מהכישלונות הכואבים שחווה על בשרו – הביאו אותו לכתוב בשנת 1975 ספר בשם The Mythical Man-Month שהשפיע על דור שלם של מהנדסי תכנה ומנהלים. שמו של הספר, 'חודש-האדם המיתולוגי', בתרגום חופשי- מתייחס ליחידת העבודה הסטנדרטית של פרוייקט תכנה: חודש-אדם, או עבודה שעושה מתכנת יחיד במשך חודש שלם.

בספרו, ובמאמר חשוב נוסף בשם "אין קליע כסף" (No Silver Bullet), ניתח ברוקס את ההבדלים העקרוניים שבין כתיבת תכנה לשאר תחומי העשייה האנושיים, והתמקד בממד מסוים, הקריטי והחשוב ביותר בתכנה: המורכבות שלה.

אין שתי תכנות שדומות זו לזו, כתב ברוקס, גם אם הן מבצעות אותן הפעולות בדיוק. אין שני מתכנתים שיכתבו אותו הקוד בדיוק באותו האופן כיוון שתכנה היא תוצאה ישירה של תהליכי המחשבה האנושיים ואלו משתנים מאדם לאדם. תכנה, כתב ברוקס, היא יצירה אנושית מורכבת מיסודה: במילים אחרות, פרט למקרים טריוויאלים מאד, אי אפשר לכתוב תכנה פשוטה.

מורכבות גבוהה קיימת גם בתחומים אחרים של העשייה האנושית- אבל כמעט תמיד אנחנו מוצאים דרכים להתגבר עליה. במעגלים אלקטרונים ניתן במקרים רבים להתגבר על המורכבות באמצעות שכפול תתי-מעגלים זהים. למשל, ניתן להגדיל נפח זיכרון מחשב על ידי הוספת תאי זיכרון זהים: אם התוספת צנועה ואינה דורשת שינויים דרמטיים בשאר המחשב, אזי מורכבות התכנון החדש תהיה זהה כמעט למורכבות התכנון הקיים. לא כן בתכנה: כאן, כל תוספת של דרישה חדשה לפרוייקט עשויה לגרור בעקבותיה שינויים דרמטיים במידת המורכבות. בתכנון אדריכלי ניתן להתגבר על מורכבות התכנון באמצעות שרטוטים טובים: בני אדם תופסים שרטוטים ומפות בצורה אינטואיטיבית מאוד. האדריכל יכול לפתוח את השרטוטים, לעיין בהם ולקבל, בפרק זמן קצר יחסית, תמונה כללית נאותה של מצב הפרוייקט.

ך תכנה, מסביר פרד ברוקס, אינה מתאימה לסוג כזה של ויזואליזציה. כל תכנה היא שילוב של כמה וכמה תהליכים: למשל, תהליכים שתלויים בזמן כמו פקודות שמתבצעות בזו אחר זו, או תהליכים שתלויים במרחב, כגון העברה של מידע ממקום למקום בתוך המחשב. תרשים זרימה או דיאגרמת מלבנים יכולים לייצג רק ממד אחד של התהליכים השונים, ואינם מסוגלים לייצג את מורכבות התוכנה כולה- כשם שהאדריכל היה ודאי נתקל בקשיים אם השרטוטים שלו היו צריכים לייצג לא רק את הקורות והתמוכות, אלא גם את המבנה הארגוני של החברה שתאכלס את המבנה, למשל. למתכנת אין ברירה אלא לבנות לעצמו תמונה מנטלית של התכנה שלו – או אם היא מורכבת מדי, של חלקים ממנה.

במילים אחרות, טוען ברוקס, שלא כמו באלקטרוניקה ובאדריכלות לא ניתן להעלים את המורכבות המובנית של התכנה או להתעלם ממנה. כיוון שכך, תכנות מחשב תמיד יכילו באגים ושגיאות, ופרוייקטים גדולים ומורכבים יהיו תמיד בסכנה מוחשית להיכשל.

רק רגע, אתם אולי שואלים את עצמכם: מה לגבי התפתחות השפות העיליות? כפי שראינו, שפות תכנה מתקדמות כמו FORTRAN, C ואחרות חוללו מהפכה אמתית בעולם הטכנולוגיה. האם לא ייתכן שמישהו יצליח בעתיד להמציא שפת תכנות חדשה ומוצלחת שתאפשר לנו להתגבר על המורכבות המתסכלת של התכנה?

התשובה, לפי ברוקס, היא לא. שפות עיליות מאפשרת לנו להתעלם מהפרטים הקטנים והמעצבנים של יצירת תכנה: לכתוב את המילה "PRINT" במקום לפרט באלפי שורות קוד להיכן צריך כל ביט בזיכרון המחשב להגיע כדי שהמידע יוצג על המסך. זו התקדמות מבורכת, ללא צל של ספק, אבל היעילות שלה מוגבלת. שפה עילית, טובה ככל שתהיה, בסך הכל מסירה את המחסומים בינינו ובין המחשב, ומקרבת את תהליך כתיבת התכנה אל השטף הטבעי של מחשבותינו. היא אינה מסוגלת להתגבר על המורכבת הבסיסית והטבעית של התוכנה, כיוון שהמורכבות הזו היא בסופו של דבר תוצאה ישירה של המחשבה האנושית.

גם פתרונות אפשריים אחרים שהועלו לאורך השנים לא זוכים לאהדה רבה מצדו של ברוקס. אינטליגנציה מלאכותית מתוחכמת, למשל, שתכתוב תכנות מושלמות ונקיות מטעויות היא חזון רחוק ולא מציאותי, לדעתו. גם תכנות ויזואלי – כתיבה תכנה באמצעות תרשימי זרימה ודיאגרמות במקום מילים ומספרים – לא יפתור את הבעיה, שכן כפי שכבר ראינו קשה לייצג תכנה באמצעים ויזואליים. זאת אומרת, אין תהליך פיתוח או שכלול טכנולוגי יחיד שיפתור את המשבר אליו נקלעה הנדסת התוכנה בארבעים השנים האחרונות – אין "קליע כסף" שיחסל את המפלצת המאיימת הזו.

מה בכל זאת ניתן לעשות? התשובה, לדידו של ברוקס, ברורה: אל תכתבו תכנה – קנו אותה…

קניית תכנה מוכנה, הוא מסביר, תמיד זולה יותר ומהירה יותר מפיתוח של תכנה שתהיה 'תפורה' בדיוק לצרכיו של ארגון. נכון, תכנה קנויה לעולם לא תהיה מותאמת באופן מושלם לדרישות ולצרכים, אבל את הדרישות ניתן לשנות בעוד שאת המורכבות המובנית של התכנה לא ניתן. אחרי הכל, צרכים ודרישות הם עניין פסיכולוגי לא פחות ממעשי. כדוגמה נותן ברוקס את התכנות לחישובי משכורות: בשנות השישים אף חברה לא הייתה מוכנה לקנות תכנת-מדף מוכנה לחישוב משכורות, וכולן העדיפו לכתוב תכנות 'תפורות' למידותיו של הארגון. מדוע? כיוון שמחשב עלה אז מיליוני דולרים, והוצאה של כמה עשרות אלפי דולרים על כתיבת תכנה נראתה כמתקבלת על הדעת. בימינו, מחשבים עולים אלפים בודדים של דולרים, ורכישת תכנה בעשרות אלפי דולרים נראית כהוצאה אדירה. על כן כמעט כל הארגונים למדו להתפשר ולקנות תכנות משרדיות סטנדרטיות כמו Excel ו-Word של מיקרוסופט, והם מתאימים את הצרכים והתהליכים הארגוניים שלהם למה שתכנות אלה מסוגלות לעשות.

ברוקס נותן עצה נוספת לארגונים: טפחו את המתכנתים שלכם. המורכבות המובנית של תכנה מביאה לכך שהכלי החשוב ביותר בהתמודדות מולה הוא המוח האנושי, וכמו במוזיקה, בספורט ובכל תחום אחר – גם כאן לא כל בני האדם נולדו שווים. יש מתכנתים 'סבירים', יש מתכנתים טובים – ויש מתכנתים "דגולים", אנשים שמוחם מותאם באופן טבעי להתמודדות עם מורכבות תכנה. ניסיונו של ברוקס לימד אותו שהתכנות שיפיק תחת ידיו מתכנת "דגול" שכזה יהיו יעילות ומוצלחות בסדרי גודל מאלו של מתכנתים רגילים. כל חברת הייטק חייבת להיות מסוגלת לזהות את המתכנים הסופר-מוכשרים האלה עוד בראשית הקריירה שלהם ולטפח אותם: לשלם להם כמו שצריך, להעניק להם סמלי סטטוס כמו אלו שמוענקים למנהלים בכירים, להצמיד להם חונכים ולתת להם הזדמנויות רבות לשתף פעולה עם מתכנתים דגולים אחרים. נכון, טיפוח שכזה אינו זול… אבל כישלון בפרוייקט גדול עולה הרבה יותר.

ועד שיצליחו המהנדסים להתגבר על משבר התכנה, אנחנו נאלץ כנראה ללמוד לחיות עם תכנות שקורסות מדי פעם. לפחות על האמינות של המכוניות שלנו אנחנו לא חייבים להתפשר: אני, באופן אישי, החלפתי את המכונית הצרפתית במכונית יפנית.

---

יצירות אשר הושמעו במסגרת הפרק:

Windows Error Remix- oOluxux
jlbrock44_-_Blue_Like_Venus
Living In a Dream- Ami Oz

מקורות ומידע נוסף:

http://www.zdnet.com/blog/projectfailures/new-it-project-failure-metrics-is-standish-wrong/513?tag=content;siu-container
http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_Case_File
http://www.codinghorror.com/blog/2006/05/the-long-dismal-history-of-software-project-failure.html
http://media.wiley.com/product_data/excerpt/94/08186760/0818676094.pdf
http://spectrum.ieee.org/computing/software/who-killed-the-virtual-case-file/0
http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_Case_File
http://archives.neohapsis.com/archives/isn/2002-q4/0090.html
http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2006/08/17/AR2006081701485_2.html
http://calleam.com/WTPF/wp-content/uploads/articles/DIABaggage.pdf
http://en.wikipedia.org/wiki/Denver_International_Airport#Automated_baggage_system
http://globalprojectstrategy.com/lessons/case.php?id=23
http://lessons-from-history.com/node/89
https://www.google.com/search?q=denver+airport+lauguge+system#hl=en&sclient=psy-ab&q=tech+project+failures+cases&oq=tech+project+failures+cases&aq=f&aqi=&aql=&gs_l=serp.3…25765l26944l4l27079l6l6l0l0l0l0l132l738l0j6l6l0.llsin.&pbx=1&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_cp.r_qf.,cf.osb&fp=adcb350d65902750&biw=1920&bih=955
http://hbr.org/2011/09/why-your-it-project-may-be-riskier-than-you-think/ar
http://agilesoftwarequalities.blogspot.com/2009/08/engineering-practice-and-bridge-design.html
http://users.csc.calpoly.edu/~dstearns/SchlohProject/summary.html
http://www.eis.mdx.ac.uk/research/SFC/Reports/TR2002-01.pdf
http://www.softwarepreservation.org/projects/FORTRAN/paper/p25-backus.pdf
http://books.google.co.il/books?id=j7iTIoJyNk0C&pg=PT80&dq=fortran+backus&hl=en&sa=X&ei=Xl9sT5mnCOfH0QXT4KHLBg&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false
http://books.google.co.il/books?id=CEtclF-JMzAC&lpg=PA238&dq=fortran%20backus&pg=PA242#v=onepage&q&f=false