פעם בכמה זמן, דווקא משהו שמשתבש מקפיץ את המדע קדימה / אילוסטרציה: Shutterstock, HAKINMHAN
גפרור שניצת פתאום בחדר אפלולי הוא דימוי לא רע לאופן שבו נולד רעיון יצירתי. אבל איך נולד הגפרור באמת? כמעט כך, בהצתה פתאומית. רוקח בריטי בשם ג'ון ווקר, שבכלל למד רפואה אבל גילה שהוא נגעל מניתוחים, החל להתנסות בפיתוח סוגים שונים של חומרי נפץ. פעם אחת, כשהוא ניסה להעביר חומר אל האח באמצעות מקל, הוא בטעות שפשף את המקל בקיר האח, והחומר הוצת. ווקר זיהה מיד את הפוטנציאל של הצתת אש בקלות בכל מקום, והגפרור המודרני נולד.
● ראיון | הפרופסור בן ה-88 לא תיאר לעצמו שתחום המחקר שלו זה עשרות שנים יהפוך להיות כל כך מסוכן
● זו התרופה נגד השמנה וסוכרת שתשווק רשמית בישראל כבר בימים הקרובים
שיבוש שיכול להקפיץ קריירה
באפריל השנה יצא לאור הספר Accidental, המסכם כמה עשרות המצאות כאלה, שנולדו מתוך טעות או אירוע מקרי ושינו את העולם. המחבר, טים ג'יימס (Tim James), בעבר מורה למדעים והיום תסריטאי ומחבר ספרי מדע פופולרי, מנסה להסביר בספרו מדוע תגליות כאלה הן בעצם הכלל במדע ולא היוצא מן הכלל. תאונות מעבדה מבורכות קורות כל הזמן, הוא אומר. אמנם לא באותו קצב כמו תאונות מעבדה מבאסות, אבל בקצב מספיק כדי שניתן יהיה לייחס למקריות לא מעט מקום בהיסטוריה של ההתקדמות המדעית.
"המדע הוא מאוד איטי", הוא טוען בספרו. "עד שמסיימים להוכיח השערה, האנשים שהציעו אותה לראשונה בדרך כלל כבר פרשו לגמלאות או מתו. אבל האיטיות הזאת מכוונת, כדי לוודא שהידע שלנו אכן אמין".
מתי המדע מתקדם במהירות? כשקורה דבר לא צפוי. כשנותנים לקבוצת גברים מבוגרים תרופה לטיפול בבעיות קצב לב, ופתאום כולם מדווחים בביישנות שהזקפה שלהם חזרה - כך נולדה הוויאגרה; או כשמדען מגלה שכל החיידקים שחקר מתו בגלל פטריה, ובמקום לבכות על הניסוי שהלך, הוא נזכר שבעצם להרוג חיידקים זה דבר נפלא - כך נולד הפניצילין; או כשמנסים ליצור דבק חזק אבל מבינים שגם לדבק חלש יותר יש יתרונות - כך נוצרו הפתקיות הצהובות הדביקות שפרסמו את חברת 3m.
זה מה שמרגש בלהיות מדען או ממציא, טוען ג'יימס. נכון, יש למדענים תוכנית ניסויים ותהליכי כתיבה שכל שיבוש בהם עלול להיות קטלני לקריירה, אבל פעם בכמה זמן, דווקא משהו שמשתבש מקפיץ את המדע ואת המדען קדימה, והמשהו הזה תמיד עשוי להימצא מעבר לפינה.
ג'יימס מונה ארבעה סוגי טעויות ושיבושים: רשלנות, כלומר המדען עשה טעות, אבל נבעה ממנה תובנה גדולה; מזל רע; הפתעה, כלומר הכול בוצע כמו שצריך אבל משהו לא צפוי קרה; ולבסוף מקרי "אאוריקה", כלומר דברים קטנים ויומיומיים שקרו בזמן הנכון והובילו לתובנות גדולות.
החוכמה היא להבין שגילית משהו
גם באתר XPrize התייחסו לאחרונה להמצאות מקריות. "הדבר החשוב בתגלית מקרית הוא שהמדען או הממציא חייבים להיות במקום מנטלי שמאפשר להם להבין מה הם גילו", נכתב שם. ניתן רק לנחש, ולעולם לא נדע, כמה תגליות מקריות הופיעו מול עיניהם של מדענים או אנשים מהשורה, בלי שהבחינו בהן. כנראה הרבה יותר מאלה שעשו היסטוריה.
בהקשר הזה, נזכיר את הסיפור של פרופ' דן שכטמן מהטכניון וגילוי הקוואזי-גביש שלו. לא רק שהוא היה צריך לראות את המבנה הכימי המיוחד בגביש שלו, ולהאמין במה שהוא רואה אף שנאמר לו שזה בלתי אפשרי, הוא גם היה צריך לפתח עור של פיל כדי להמשיך להאמין שראה את הדברים נכון אל מול הלעג של המדענים שתמכו בפרדיגמה שהוא עמד להפריך. נחישותו זיכתה אותו בפרס נובל.
אילו גילויים שכיום אנחנו לוקחים כמובן מאליו היו מקריים, וכיצד פעלה יד המקרה כדי להביא אותם אלינו? לפניכם חמישה סיפורי מדע כאלה.
אופס, התערובת נפלה על התנור: התעשיין שפיתח אובססיה לגומי
צ'רלס גודייר (Goodyear), שנולד ב־1800 לאב תעשיין והצטרף בבגרותו כשותף בעסקיו, שמע יום אחד על קיומו של גומי טבעי והוא הפך אובססיבי לנושא: קרא כל מאמר בנושא, ביקר במפעלי הגומי המובילים של זמנו ובמשך שנים ניסה לפתח שיטות שיגרמו לחומר לשמור על גמישות בלי לאבד את צורתו, כי הרי זו הייתה הצרה הגדולה של הגומי - החומר היה לא אמין. הוא נטה לאבד את צורתו בחימום או פשוט עם הזמן.
לגודייר היו הצלחות מסוימות והוא זכה להערכה בעולם המדעי. המפעל שלו ייצר בגדים, נעליים וחליפות הצלה מגומי, וגודייר עצמו נהג ללכת ברחוב לבוש בגומי מכף רגל עד ראש. ובכל זאת, בכל המוצרים היו בעיות. חום, קור או חומצה תמיד הצליחו לפגוע בהם. גודייר השקיע כל כך הרבה בעסקי פיתוח הגומי, עד שהגיע לכלא בעקבות חובותיו. אבל גם שם הוא המשיך לחקור את החומר.
ההיסטוריה מספרת שיום אחד ב־1839, כשגודייר חקר את השילוב בין גומי לגופרית, התערובת נפלה בטעות על התנור החם. גודייר ציפה שהגומי יימס, אבל במקום זאת הוא נעשה יציב וחזק. התברר שהשילוב בין הגומי, הגופרית והחום הוביל לשינוי הרצוי בחומר. הוא כינה את התהליך הזה "וולקניזציה".
ואז הוא הקים את חברת הצמיגים גודייר והתעשר? ובכן, לא. החברה אכן נקראה על שמו, אבל לא נוסדה על ידיו, והוא עצמו מעולם לא התעשר ממש מההמצאה שלו. הוא מת ב־ 1860, כשתעשיית הגומי הייתה רק בתחילת תהליך ההמראה שלה. היום אי-אפשר לדמיין את העולם בלי גומי.
בזכות טעימה מקרית במעבדה: כך נולדו הממתיקים המלאכותיים
מתברר שהמצאות רבות נולדו כתוצאה מכך שמדענים טעמו את מה שהכינו במעבדה, אף שמן הסתם זה לא דבר שמומלץ לעשות. כנראה לא תמיד זה היה ברור למדענים, וכולנו הרווחנו מכך. אחד הטועמים הוא הכימאי קונסטנטין פאלברג, שחקר באוניברסיטת ג'ונס הופקינס סוגים שונים של זפת שמקורה בשריפת פחם.
יום אחד בשנת 1879 הוא חזר הביתה אחרי יום עבודה ושם לב לתחושת מתיקות עזה כשהוא מלקק את זקנו. גם האוכל שלו היה מתקתק, כנראה בשל חומר שנשאר על הידיים שלו. נרגש, הוא רץ למעבדה וטעם את החומרים מכל המבחנות. אחד מהם, benzosulfimide, אכן היה מתוק ברמות יוצאות דופן, אפילו בריכוז נמוך מאוד. כך נולד הסכרין. בתוך שנתיים הקים פאלברג מפעל לייצורו ועם הזמן התעשר מההמצאה.
באופן מפתיע, ממתיקים מלאכותיים נוספים נולדו באותה צורה. הציקלמנט, לדוגמה, התגלה ב־1937 על ידי מייקל סוודה מאוניברסיטת אילינוי, כשחקר תרופות מורידות חום. הוא רצה לעשן סיגריה, והיא התגלתה כבעלת טעם מתוק. אופס, התברר שהוא טבל אותה ב־Sodium Cyclohexysulfamate, המוכר היום כציקלמנט.
הממתיק אספרטם התגלה מאוחר יותר, ב־1965, על ידי ג'יימס שאלטר, שחקר תרופות להגנה מפני נזקי התקפה גרעינית. הוא ליקק את אצבעותיו כדי להעביר דף, והן היו מתקתקות. וב-1976, חוקר הודי בשם ששיקנט פדניס קיבל הוראה מהמנחה שלו לטעום את החומר עליו עבדו השניים. המנחה בעצם אמר Test it, אבל החוקר הצעיר שמע Taste it. מאחר שהוא מאוד רצה להצליח בקריירה שלו, הוא לא שאל שאלות. כך התגלה הסוכרלוז.
לפעמים הטועמים עצמם הם מקריים. בסוף המאה ה־19, שני רופאים בשם ג'וזף וון מהרינג ואוסקר מינקובסקי מאוניברסיטת שטרסבורג הוציאו לכלב את הלבלב כדי לחקור אותו. אחרי הניתוח, כשהכלב הטיל את מימיו, התקבצו פתאום זבובים סביב השתן. כשהרופאים בחנו את השתן במעבדה, הם הבינו שהוצאת הלבלב הובילה להתפתחות סוכרת בכלב. 200 שנה קודם לכן גילה החוקר ג'והן קונרד ברונר שהסרת לבלב גורמת תחלואה קשה בכלבים, אבל הוא לא קישר אותה לסוכרת של בני אדם, וכך פספס את ההזדמנות להאיץ את חקר הסוכרת. הסוכר בשתן היה המשתנה ששינה הכול והצית את הרעיון בקרב החוקרים הגרמנים.
טעות בתרגום אפשרה תקשורת: מזל שממציא הטלפון לא ידע גרמנית
אלכסנדר גרהם בל היה האדם הנכון במקום הנכון, ועם ההיסטוריה המשפחתית הנכונה לממציא של טלפון: אביו, סבו ואחיו היו קלינאי תקשורת. אמו הייתה חירשת, וגם אשתו, כך שהוא התעניין מאוד בדיבור ובשמיעה, וכבר כילד פיתח טכניקות שונות להעביר לאמו מידע, למשל על ידי תיפוף על כף ידה כדי שתוכל להבין מה קורה בשיחות הסלון בביתם. הוא גילה שאם הוא מדבר בקול ברור ישירות לתוך המצח של אמו, היא כן מצליחה לשמוע מה הוא אומר, כי רעידות הקול עוברות אליה דרך הגולגולת. כך הוא למד להכיר את המדיומים השונים שדרכם אפשר להעביר שמע אקוסטי. הוא למד גם לקרוא שפתיים, והיה מדהים את הקהל בהרצאות של אביו, כשקרא מרחוק מה אומרים אנשים מהקהל, בכל שפה.
כנער וגבר צעיר, בל לא הבריק בבית הספר אך הרבה לעסוק בהמצאות. הוא פיתח עם אחיו פסל בצורת גולגולת עם פה כל כך מדויק, שכאשר אוויר עבר דרכו הפה הפיק כמה מילים, כמו "מאמא" ואפילו למד איך להחזיק את פיו של כלבו כדי שיישמע כאילו הוא אומר "הלו מאמא". כל השכנים הגיעו לראות את הכלב המדבר.
נראה שבל היה בדרך הנכונה להמציא את הטלפון בכוונה, אז היכן המקריות? כשהיה בן 19, חבר של אביו סיפר לו על מדען גרמני בשם הרמן פון הלמהולץ שעובד על רעיונות דומים. בל ניסה לתרגם את הספר לאנגלית באמצעים המוגבלים שהיו בידיו, והסיק ממנו שהלמהולץ הצליח להפיק חלק מהתנועות בשפה האנושית באמצעות קולן חשמלי. "אם הוא הצליח להפיק חלק מהתנועות, אני אפיק תנועות וגם עיצורים", אמר לעצמו בל. הוא אפילו הלך ללמוד חשמל לשם כך.
אבל זו הייתה הטעות. הלמהולץ הציג בספר רעיון תיאורטי, שטרם בוצע ולא היה ברור אם ניתן לבצעו. בל היה כל כך בטוח שהמשימה כבר הוגשמה, שהוא יצא "לחקות ולהרחיב" את עבודתו של הלמהולץ, והמציא את הטלפון. הוא עצמו אמר לאחר מכן שאם היה יודע שהטכנולוגיה עדיין לא פותחה, אולי היה מתייאש וחושב בעצמו שזה בלתי אפשרי. "מזל שלא ידעתי גרמנית", אמר.
אגב, בל עצמו חשב שטלפונים מפריעים לעבוד ולא התקין טלפון בחדר העבודה שלו מעולם.
מכלי מלחמה לכלי חימום: פתאום חטיף השוקולד נמס
ב־1940 הומצא באוניברסיטת בירמינגהם באנגליה המגנטרון. הימים היו ימי מלחמת העולם השנייה, והצבא הבריטי היה זקוק לאמצעים חדשניים לזיהוי ספינות ומטוסי אויב. המגנטרון היה שפופרת גלילית המחוללת קרינה אלקטרומגנטית בתדרי מיקרוגל ורדיו. הוא היה ייחודי בעוצמת הקרינה שניתן היה להפיק ממנו ביחס לאנרגיה שהושקעה בו, אבל החוקרים לא הצליחו להגיע לתדירויות קרינה מאוד מדויקות.
ב־1945, ימי סוף המלחמה, החוקרים כנראה התעניינו בדברים קצת אחרים. יום אחד, שם לב המהנדס פרסי ספנסר, שעבד על המגנטרון, שחטיף השוקולד שבכיסו נמס, אף שלא היה כל כך חם בחדר. ספנסר חשד שהמגנטרון הוא שבישל את החטיף, אבל כדי להיות בטוח בכך, הוא הביא למעבדה גרעיני תירס, והם הפכו לפופקורן במהירות. אחר כך ניסה ביצה, ורובנו יודעים איך זה נגמר: היא התפוצצה ומילאה את חלל המעבדה בחתיכות. אז חשב ספנסר שאולי כדאי לכלוא את המזון וגם את האנרגיה בקופסה מתכתית.
ספנסר מיהר לרשום פטנט על אפשרות החימום באמצעות קרינת מיקרוגל עוצמתית ולא ספציפית, והאבטיפוס הראשון של המיקרו פותח בתוך זמן קצר. כבר ב־1946 הוא נמכר למסעדות. גובהו היה כשני מטרים, ועלותו 5,000 דולר, כ־85 אלף דולר במונחים של היום. ב־1955 פותח המיקרו הביתי הראשון. בשנות ה־60 החל מחירו לרדת ומשנות ה־90 כבר אפשר למצוא אותו כמעט בכל בית.
מכשיר לא נכון במקום הנכון: הדרך לקוצב לב ידידותי
כבר ב-1889 גילה ג'ון אלכסנדר מקוויליאם הבריטי שזרם חשמלי חיצוני בקצב קבוע יכול לגרום ללב לפעום, אבל איך מייצרים קוצב שמשתלב בחיי היומיום? ב-1950 פיתח ג'ון הופס הקנדי את קוצב הלב החיצוני הראשון, אלא שהמכשיר היה מאוד מאסיבי, חייב חיבור לשקע, גרם כאב למטופלים וסיכן אותם בהתחשמלות. ובכל זאת, השאיר אותם בחיים.
בשנים הבאות פותחו טכנולוגיות רבות ששיפרו את קוצב הלב, ואי־אפשר לייחס את פריצת הדרך לאדם אחד בלבד, אבל אחת ההתקדמויות המעניינות התרחשה במקרה. וילסון גרייטבאץ' ניסה לבנות מכונה שתמדוד את קצב הלב. הוא רצה להפחית מעט את זרימת החשמל והושיט יד לסלסילה שלידו כדי לשלוף ממנה נגד חשמלי, רכיב שמשמש להפחתת זרם, אבל שלף בטעות את הגודל הלא נכון. במקום להפחית את הזרם מעט כפי שרצה, הנגד המוגזם גרם למעגל החשמלי שלו להעביר חשמל כמעט פעם בשנייה, קצב שהזכיר לגרייטבאץ' את קצב הלב. כך הוא גילה בטעות כיצד ניתן לשחזר את קצב פעימות הלב במעגל חשמלי קטן, המתאים להשתלה.
גרייטבאץ' השקיע את כל הונו בהמצאה שלו, אך הרופאים היו סקפטיים שמשהו כל כך קטן יכול לעבוד. לכן הוא השתיל את הקובץ בכלב שלו, חיית המחמד הביתית. למרבה המזל, זה עבד, הכלב חי וגרייטבאץ' הקים חברה לפיתוח קוצבי לב, ששווייה הוערך ב־50 מיליון דולר עם מותו.