מה נותנת לנו השמש?
- Oren Farber
- 23 בדצמ׳ 2025
- זמן קריאה 4 דקות
עודכן: 25 בינו׳
שאלה פשוטה לכאורה: מה כדור הארץ מקבל מהשמש?
אור. חום. אנרגיה. ויטמין D.
נשמע לגמרי סביר. אבל מתעוררת שאלה עמוקה יותר:
אם כדור הארץ מקבל אנרגיה מהשמש - כמה אנרגיה הוא מחזיר לחלל?
האינטואיציה של רוב האנשים אומרת שפחות. הרי חלק נשאר כאן - אנחנו ״משתמשים״ בה, לא?
אבל בפיזיקה אין דבר כזה להשתמש באנרגיה ולהעלים אותה. אנרגיה לא נעלמת - היא רק משנה צורה.
ולכן, בממוצע ארוך טווח, כדור הארץ מחזיר לחלל בדיוק את אותה כמות אנרגיה אותה הוא מקבל מהשמש, אחרת הוא היה מתחמם בלי סוף - וזה לא קורה.
יש שיאמרו: חלק מהאנרגיה שמגיעה מהשמש “נשאר” בדמות קשרים כימיים – בצמחים, במזון, בדלקים מאובנים ולא יוצא החוצה. ובכן - לא בדיוק. כן, אנרגיית שמש אכן נאגרת זמנית בקשרים כימיים ונבנה בעזרתה סדר מקומי, אך היא לא נעלמת מן המאזן. אנרגיה זו משתחררת בסופו של דבר חזרה לסביבה – בנשימה, בריקבון, בשריפה – כמעט תמיד כחום, ובצורה מפוזרת יותר. נדייק: על פני פרקי זמן ארוכים, כדור הארץ מחזיר לחלל את אותה כמות אנרגיה שהוא קיבל, אך לא באותה איכות. מה שהחיים “מרוויחים” אינו עודף אנרגיה אלא חלון זמן קצר - חלון בו אנרגיה מרוכזת יכולה להפוך למורכבות, לתנועה, ולמשמעות
לפני שהיא מתפזרת שוב. וכאן עולה השאלה המתבקשת: אם מה שנכנס הוא מה שיוצא, מה אנחנו בעצם מקבלים "נטו" מהשמש?
תשובה מהמאה ה-19
נחזור לתקופה בה קיטור היה טכנולוגיית-על, ועתידן של אימפריות הוכרע ביעילות של מנועי קיטור.
סאדי קרנו, מהנדס צרפתי צעיר ומבריק, התמודד עם שאלה פשוטה אך חתרנית: "מה מגביל מנועי חום?"
הוא דמיין מנוע מושלם - בלי חיכוך, בלי איבודים, בלי בזבוז. מנוע שאפשר להריץ קדימה ואחורה, ושבסוף כל מחזור הכל חוזר בדיוק לאותו מצב.
ואז התברר לו משהו מפתיע: גם מנוע מושלם כזה לא יכול להיות יעיל במאה אחוז.
תמיד חייבים "לזרוק" חלק מהחום למקום קר יותר. תמיד נשאר משהו שלא ניתן להחזיר.
לא בגלל טכנולוגיה גרועה או תכנון לקוי אלא בגלל חוק טבע יסודי.
אנרגיה לא נעלמת - היא מתפזרת
כאן נכנס מושג שרבים חוששים ממנו (אולי בצדק): אנטרופיה.
נהוג לומר שאנטרופיה היא ״אי-סדר״ - אבל זו רק מטפורה חלקית.
תיאור מדויק יותר הוא: הנטייה של אנרגיה להתפזר.
אנרגיה מרוכזת היא שימושית. אנרגיה מפוזרת - הרבה פחות.
אותה כמות אנרגיה יכולה להיות:
חמה (טמפ. גבוהה) במקום אחד וקרה (טמפ. נמוכה) במקום אחר - ואז ניתן לעשות איתה עבודה או:
מפוזרת באופן אחיד - ואז כמעט חסרת ערך
החוק השני של התרמודינמיקה אומר דבר פשוט וקצת מטריד: במערכת סגורה, האנטרופיה נוטה לגדול.
כלומר, עם הזמן האנרגיה הולכת ומתפזרת או הופכת לפחות שימושית.
איך יש חיים?
אם זו נטיית היקום, מדוע יש על פני כדור הארץ סדר, מבנה, חיים, מורכבות?
למה הכל כבר מזמן לא התבלגן, התקרר, והתאפס?
התשובה היא שכדור הארץ איננו מערכת סגורה.
יותר מזה, יש לרשותנו מקור חיצוני שמזרים פנימה אנרגיה מאוד איכותית: מרוכזת, מסודרת, ובעלת אנטרופיה נמוכה.
זה מה שהשמש באמת נותנת לנו.
לא יותר אנרגיה ממה שאנחנו מחזירים, אלא אנרגיה איכותית יותר.
במקום פוטון אחד עתיר-אנרגיה, אנו מחזירים לחלל עשרות פוטונים "חלשים" - כלומר, מסוגלים לעשות פחות עבודה. לעומת זאת, במהלך ההמרה קורים כל הדברים היפים:
צמחים גדלים, בעלי חיים נעים, סופות נוצרות, תרבויות קמות.
החיים אינם נוגדים את החוק השני. הם מממשים אותו.
חץ הזמן
חוקי הפיזיקה היסודיים אינם מבחינים בין עבר לעתיד שזה אומר שהמשוואות עובדות לשני הכיוונים. מה שאפשרי מרגע מסוים לרגע שאחריו יכול גם להתרחש "במהופך".
אבל ביום יום אנחנו בהחלט מבחינים: כוס נשברת - ולא מתאחה. חלב מתערבב בתה - ולא חוזר לבקבוק.
הכיוון הזה - ממצבים נדירים למצבים שכיחים יותר - הוא חץ הזמן.
קיומו נובע מאנטרופיה וסטטיסטיקה.
בואו נעזר באנלוגיה פשוטה של כוס תה עם חלב:
כאשר התה והחלב מופרדים לחלוטין זהו מצב של אנטרופיה נמוכה - אין בכוס הרבה עניין. אם נחכה עד שהם יתערבבו לגמרי לנוזל אחיד - וזה מצב של אנטרופיה מקסימלית - נקבל שוב תמונה אחידה, חסרת צורה והתרחשות.
היופי והמורכבות מופיעים דווקא באמצע, ברגעי הביניים.
כאשר החלב מתחיל להתערבל בתוך התה נוצרים דפוסים זמניים של מערבולות וזרמים. אלו הם המבנים העשירים והמרתקים, אך הם קיימים רק לפרק זמן קצר, כאשר המערכת עוברת ממצב מסודר למצב מעורבב.
כך גם אנחנו, וכך גם היקום כולו:
איננו נקודת ההתחלה המסודרת, ואיננו מצב הסיום האחיד.
אנו אותם מבנים מורכבים וזמניים,
הנוצרים בדיוק בזמן בו היקום נמצא בתהליך מתמשך של "ערבוב".
מחשבות לסיום
אנטרופיה לא אומרת שהעולם ״נהרס״. היא מסבירה למה סדר מופיע, מתפתח, ואז נעלם.
מורכבות אינה נמצאת בקצוות: לא באנטרופיה נמוכה מדי, ולא בגבוהה מדי - היא חיה באמצע.
ואם זה נכון, אז החיים אינם תקלה ביקום אלא תוצאה טבעית של זרימה מתמדת של אנרגיה איכותית דרך חומר.
השמש לא רק מחממת אותנו - היא קונה לנו זמן.
מנקודת מבט אמונית, רעיון זה מקבל עומק נוסף.
אם החיים מתאפשרים הודות לזרימה מתמדת של אנרגיה איכותית - לא בגלל הפרת חוקי הטבע אלא דווקא בציות מלא להם - אז הסדר, המורכבות והחיים אינם חריגה מחוקיות היקום אלא חלק מהתכנון שלו.
הבריאה אינה קפואה במצב מושלם וסטטי, אלא דינמית, זורמת, כזו המעניקה מקום להתהוות וגם לשבריריות.
האמונה אינה מכחישה את האנטרופיה, אלא קוראת בה משמעות:
עולם בו הסדר אינו מובן מאליו אלא מתאפשר בכל רגע מחדש.
במובן זה, השמש אינה רק מקור פיזיקלי של אנרגיה, אלא עדות מתמדת לכך ש-החיים ניתנים אך אינם מובטחים.
הם תלויים בזרימה, קשר, ואיזון עדין שבין קבלה להחזרה.
הפוסט מבוסס על הוידאו המעולה של וריטסיום
תגובות