ידענים: פיסיקה קוונטית

מאת 4 בינואר 2011 42 תגובות

מדענים מהאוניברסיטה העברית ומארה"ב מציעים אסטרטגיה חדשה לחיסון נגד מגיפות

פרופסור ברוך מאירסון ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית

פרופסור ברוך מאירסון ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית

על רקע התפרצות מחלת השפעת בימים האחרונים והמלצת הרופאים ללכת להתחסן, מחקר באוניברסיטה העברית מביא בשורה חדשה בתחום: פיזיקאי מהאוניברסיטה העברית, בשיתוף שני פיזיקאים מאוניברסיטת מישיגן בארה"ב, פיתחו אסטרטגיה תאורטית לחיסון אוכלוסיות נגד מחלות מדבקות, תוך שימוש בשיטות מתחום מכניקת הקוונטים. לפי האסטרטגיה המקורית שמציעים החוקרים, במקום לחסן את כל האוכלוסייה נגד מגיפה, כפי שנהוג כיום, ניתן לחסן באופן אינטנסיבי ובהיקף מצומצם. האסטרטגיה מבוססת על האצת קצב ההכחדה הטבעי של המחלה באמצעות חיסון סלקטיבי.

"פעמים רבות אנו שומעים על עוד מגיפה חדשה שהתפשטה בקרב אוכלוסייה מסוימת וגרמה לחלק מהאוכלוסייה לחלות", מסביר פרופסור ברוך מאירסון ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית, שפיתח את התאוריה עם עמיתיו מאוניברסיטת מישיגן. "בעוד שמרבית החולים יחלימו מן המחלה ויפתחו אליה עמידות, יש הסתברות גבוהה שחלק מהחולים ימשיכו להפיץ את המחלה בקרב שאר האוכלוסייה, באמצעות מגע עם פרטים הנמצאים בקבוצות סיכון".

כדי להקטין את היקף ההידבקות נוהגת מערכת הבריאות לחסן כמה שיותר אנשים בקבוצת הסיכון. אם כלל האנשים מסכימים להתחסן ויש מספיק חיסונים לכולם, אזי מבצע החיסון ההמוני יכול למגר את המחלה. עם זאת, פעמים רבות נתקלת המערכת בבעיות כמו סירוב של חלק מקבוצת הסיכון להתחסן, אי זמינות מספקת של חיסון מסוים, עלות גבוהה של ייצור חיסון או קושי מיוחד באחסנתו.

במהלך המחקר, התבססו המדענים על העובדה הפשוטה שגם בהעדר חיסון, מחלה צפויה לגווע בסופו של דבר. ואולם, משך הזמן שלוקח להכחיד מחלה בקרב אוכלוסייה גדולה עשוי להיות ארוך מאוד. מתודת החיסון החדישה שמציעים פרופ' מאירסון ועמיתיו אמורה להאיץ כמה שיותר את התהליך הטבעי של הכחדת המחלה.

לפי האסטרטגיה, ניתן לחסן באופן אינטנסיבי רק אוכלוסיות הנמצאות בקבוצת סיכון גבוה, כמו ילדים הלומדים בכתה בה אחוז מסוים מן התלמידים כבר חלו בשפעת, במרווחי זמן המותאמים לגלי ההידבקות הטבעיים של המחלה ובהתאם לדינמיקה עונתית שלה.

כדי להתמודד עם השאלה האפידמיולוגית, נעזרו המדענים במודל מתמטי השאול ממכניקת הקוונטים – תורה פיזיקלית שנועדה להסביר התנהגות של חלקיקים מיקרוסקופיים. החוקרים הבחינו בכך שעל-ידי ויסות פרמטרים של מלכודות חלקיקים , ניתן להגדיל או להקטין את הסיכוי לבריחתם. התאוריה מראה כיצד חיסון ייעודי וסלקטיבי עשוי להגדיל את קצב ההכחדה של המחלה בהשוואה לקצב ההכחדה הטבעי.

לטענת החוקרים, למרות שהתאוריה שלהם טרם נבדקה באמצעות נתונים אמיתיים, חישוביהם מעידים על כך שבאמצעות חיסון אחוז קטן מן האוכלוסייה ניתן להפחית את הזמן שלוקח למחלה לגווע מחמישה חודשים לתקופה של שלושה עד ארבעה חודשים בלבד. כעת, החוקרים מתמקדים בהעמקת הבנתם את התופעה שגילו.

42 תגובות ל “מכניקת הקוונטים: עכשיו גם בשירות החיסונים”

  1. יובל חייקין

    לכל קוטלי תודה. בעיקר אהבתי את תגובתו של אהוד, אך גם ר.ח ומיכאל ראויים לשבחים.
    שבתי וקראתי את דבריה של קמילה. היא עושה מלאכתה בלשון רכה, עדינה ובלתי משתלחת ומבהירה את עמדתה לא פחות טוב מן האחרים.
    השוואת טיב הטיקבוק בין כאן לבין "מדינה רדופת שדים כ"א: ישראל נחלשת – 21% מהישראלים יותר דתיים מבעבר, רק 14% דתיים פחות מבעבר" (http://www.hayadan.org.il/israel-is-weakening-1409108/ ) מעלה כי רוב המגיבים באים מכוכב הלכת מרס ואופי התגובות משתלח בהתאם. אין בפי מסקנות מגובשות, אלא רק טעם רע.

  2. מיכאל רוטשילד

    יובל:
    יש עוד סיבה ליחס השונה שקיבלתם.
    זה לא שגלי כתבה תגובה אחת, כולם ענו ואז היא הפסיקה.
    היא המשיכה לדבוק בעמדתה ואנשים פשוט הגיבו על כל תגובה שלה.
    זה לא הגיוני לקבץ עכשיו את כל התגובות שקיבלה במהלך וויכוח שגם היא הייתה צד בו ולהציג אותן כהתנפלות.
    בוא גם נזכור שתגובתה של גלי הייתה במקור התנפלות על אנשים רציניים שאפילו לא מודעים לוויכוח שהתחולל כאן.
    אני הגבתי על זה פעם אחת וכשראיתי שאחרים חשים כפי שחשתי אני ומגיבים בהתאם החלטתי לרדת מן העניין (אני מעורב במספיק וויכוחים גם כך) ולהסתפק בדאגה לכך שתתפרסם הכתבה על הכלים השלובים אבל הרגשתי הזדהות עם הטיעונים שהעלו קמילה, ר.ח וצבי – בגלל תוכנם.
    אגב – שים לב – גם קמילה היא אישה ואיש לא תקף אותה בשל כך.

  3. ר.ח

    יובל אתה כל כך רוצה ביקורת קטלנית? אז אני אצטרף לאהוד בצורה קצת פחות מנומסת. אז אתה אומר "אולי? בלה בלה בלה". אולי?. ואולי לא?. יש לך על מה להסתמך? יש איזה בדל עדות קלוש למה שאתה מציע? במה שונה הצעתך מ"תאוריית" מפלצת הספגטי? אולי?.הרי כל אחד יכול להגיד "אולי". אולי פוטון הוא יקום בפני עצמו שבתוכו כוכבים עם חיים? אולי אנחנו חיים על פוטון של עולם ענקים? אולי ואולי? כבר היה פה רפ*אים עם הצעות "אולי" דומות לשלך ואף יותר מופרכות מהן. אולי?.

    סליחה על הבוטות אבל ביקשת את זה וגם כדי שתראה שלא שובינסטים.

  4. אהוד

    יובל

    על מה שכתבת הייתה אימרה מפורסמת של פאולי (פיסיקאי זוכה פרס נובל) שהיה אומר
    " He is not even wrong"

  5. יובל חייקין

    יסלח לי קהל הקוראים, אבל רובנו שוביניסטים. אני (ז) כתבתי משהו מטופש ולא ברור, ולמעט שטיפה קלה לצורך יציאת ידי חובה לא זכיתי לשום התייחסות. גלי (נ) כתבה ביקורת נבונה, עניינית, מנומקת יפה וברורה, ומאז היא חוטפת קיתונות של צוננים מכל עבר. לפי תומי סברתי כי חלפו ימי "תהיי יפה ותשתקי".

  6. אהוד

    ר.ת.

    הערת אגב:
    לרשימת הפיסיקאים החשובים שכעסקו בביולוגיה ניתן להוסיף את ריצארד פיינמן שבשנות השבתון שלו ביצע מחקר ביולוגי.

  7. אהוד

    ר.ת.

    תודה על התגובה, אבקש מאבי את המייל שלך ואכתוב לך.

  8. ר.ח

    אהוד,
    סליחה אתה צודק, 12 חוקרים שאחד מהם חתן פרס הנובל פיל שארפ.
    לגבי נטלי ועדי אני לא מסכים שהם יוצאים מן הכלל. שניהם פיזיקאים שמצאו עניין בביולוגיה. נטלי בלאבן היום מן המובילות בחקר חיידקים Persisters ועדי ועקנין עובד על כימוטקסיס (משיכה ותנועת חיידקים לעבר אטרקטנטים) והם מבצעים עבודות שכל מיקרוביולוג מן השורה מבצע + האינסייט המתימטי שהם מכניסים בצורה יפה. אפשר גם להוסיף לרשימה את רועי קישוני מבית ספר לרפואה של הארווארד ורבים אחרים. כמו כן הזכרנו את קריק ואם אני לא טועה לוריא ורבים אחרים שהיו פיזיקאים והביאו לפריצה הגדולה בביולוגיה המולקולרית בשנות ה-50 וה-60 של המאה הקודמת. כמו כן יש להזכיר את המחלקה לחקר המח ואת פרופ' עידן שגב שהדגל שלהם הוא שיתוף בינתחומי.
    לדעתי זו תופעה מבורכת ואל לאף אחד לזלזל בפיזיקאי המוציא עבודות ביולוגיות או להפך.
    אשמח לשמוע כאן או אם תרצה באופן ישיר (אתה יכול לבקש את האימייל שלי מאבי בליזובסקי) מדוע אתה חושב שיש פגם בחיבור בינתחומי.

  9. אהוד

    ר.ח.

    כמובן שאני מסכים איתך- עבודה מדעית נשפטת לא על פי תארים ותוויות אלא על פי איכות ומן הראוי שכך יעשה. למרות שגם לגבי הכתבה הספציפית הזו אני מסכים איתך שאין בעיה לפיסיקאי לחקור התפתחות מגפות הרי באופן כללי אני סבור כי יש טעם לפגם בחיבור בין התחומים. אנסה לכתוב על כך בהמשך אם יהיה לי זמן (בתקווה שדברי לא יוצאו מהקשרם…).

    מספר תיקונים אם תרשה לי:

    בכתבה בארץ מדובר בקבוצה בת 12 איש שאחד מהם הוא זוכה פרס נובל. שנית הפיסיקאי ממכון ויצמן דומני מביע באופן עקיף התנגדות לתפיסה שיש לאחד בין דיספליניות מדעיות.

    לגבי נטלי בלאבן ועדי וקנין אני מכיר את שניהם מצוין הם כמו פרופ' חיים סמפולינסקי הם היוצאים מן הכלל המעידים על הכלל. מדובר בפיסיקאים מתחום "מצב מוצק" שעשו הסבה משמעותית בפוסט-דוקטורט שלהם ולמדו ביולוגיה באופן מסודר והיום הם עושים עבודה מעולה ומשמעותית. לרוב המצב אינו כזה ובהמשך אולי אפרט.

  10. ר.ח

    גלי ויינשטיין,
    מעניין בדיוק התפרסם היום בארץ ש 12 זוכי פרס נובל קוראים למזג את הביולוגיה עם הפיזיקה ולהוריד את הכותרות סביב הנושאים. אבל ביננו, מה זה ומי זה 12 חתני נובל ?
    http://www.haaretz.co.il/hasite/spages/1208436.html

  11. ר.ח רפאי.ם

    המדען משתמש בכלים שונים, מתחומים שונים של המדע, כדי לחקור ולהגיע לאמת כלשהי.
    זה רק הגיוני שקיימת 'זליגה' של כלים מתחום מדעי אחד לשני, מפני שזה רק עוזר למדען לחקור ולהגיע לאמת.

    הפיסיקאי יכול לעזור לביולוג עם כלים של פיזיקאי כדי לפתור בעיה ביולוגית שבה נתקל הביולוג. התוצאה יכולה להיות תואמת המציאות או לא תואמת המציאות.
    אבל, להיעזר בכלי שמגיע מתחום מדעי שונה לתחום מדעי שבו נעזרים בו- הוא לגיטימי כמו להפוך שניצל (בזמן טיגונו) עם פלייר.
    לכן, לפי דעתי זה אפשרי ולגיטימי- להיות פיזיקאי ולפתור בעיה מתחום הביולוגיה.

  12. אהוד

    יובל,

    רצוי לקרוא קצת לפני שמגיבים ובונים תלי תילים של תאוריות. לכתבה הנתונה אין שום קשר לתורת הקוונטים כפי שכתבו כמעט כל המגיבים. הכותרת פשוט מטעה. לענין תופעות דומות הרי שיטות מתמטיות לחישוב יעילות בהרבה מקרים. למשל מאירסון מתייחס
    במאמר אחר (לא זה הנדון ) לקרוב WKB זהו קירוב
    המשמש לפתור משוואות לינאריות חלקיות עם מקדמים משתנים, לפיכך סביר כי קרוב זה יהי טוב לא רק עבור תורת הקוונטים עבורו הוא הוגדר לראשונה אלא בעוד הרבה תחומים ואכן הוא מתאר גם השתנות אדיאבטית במכניקה אנלטית רגילה ובעוד הרבה תחומים שאינם קשורים. שימוש של אותו סוג מתמטיקה לא מוכיח שום קשר כפי שאתה מנסה לרמוז, לדוגמא בהרבה תחומים במדע יש אינטגרלים האם יש בינהם קשר ?

  13. יובל חייקין

    די! מספיק לרדת על גלי. בואו לרדת גם עלי.
    אני סבור שאם תופעה בתחום מיקרו (במקרה הנ"ל מכניקת הקוונטים) מתנהגת כמו תופעה בתחום מקרו, שהוא אחר לגמרי ובלתי קשור (התפשטות מחלה באוכלוסייה של בעלי חיים), יש מקום לבדוק אם התופעה במיקרו היא בעצמה גם תופעת מאקרו. במילים אחרות, אולי כל פוטון (וכל אלקטרון) הוא למעשה תופעה המתחוללת על גבה של אוכלוסיית חלקיקים הקטנים ממנו בהרבה. זה יכול להסביר, למשל, את הדואליות חלקיק-גל כ"הדבקה המונית" ב"מחלה" ואופני "מוות" שונים של אוכלוסיית נושאיה.

  14. ר.ח

    גלי,
    זו לא שאלה מורכבת ולא כלום. עבודה מדעית צריכה להישפט באופן ענייני לפי טיב העבודה. אין בשיפוט שום חשיבות למי שכתב אותה. גם אם הוא יהיה חתן פרס נובל שיכתוב שטויות על העבודה להיפסל ואם הוא/היא יהיו חסרי השכלה פורמלית ויחדשו על העבודה להתקבל לפרסום.
    החוקר עצמו יודע את גבולות הידע שלו וכשהוא מגיע אליהם יש לו שלוש אפשרויות, לעזוב את התחום, ללמוד אותו או לשתף פעולה עם אחד שמבין. זהו, פשוט, שום דבר לא מורכב (והאמת שגם לא מעניין), סתם פלספנות.

  15. גלי וינשטיין

    היחיד מבין כל המגיבים שבאמת התייחס לשאלה הוא אהוד כאן למעלה. והשאלה הייתה מה שאהוד כתב כאן:
    "הנימוק לטעמי האם לגיטימי או לא שפיסיקאי (לאו דןוקא מאירסון) יעסוק בשאלה המערבת ביולוגיה היא סוג השאלה". והשאלה הזו היא שאלה מאוד מורכבת ושאלה שלטעמי המגיבים שלמעלה לא התייחסו אליה ברצינות, אלא לרוב רק התלהמו (ובמידה רבה נעלבו).
    וזו שאלה מאוד מורכבת לנוכח ריבוי התחומים המשיקים בין הפיסיקה והפיסיקה הרפואית – לרפואה ולמחקרים הרפואיים השונים ולביולוגיה על כל גווניה השונים. וגם ישנה הבעייתיות של איפה שמים את הגבול: עד כאן צריך ידע בפיסיקה ומתמטיקה ומכאן כבר אני לא יכול לחקור בעזרת הכלים הפיסיקאליים שלי כי אני זקוק לידע רפואי. וזה גם למחקרי אוכלוסיות – נדמה לי שאילייה פריגוג'ין מבריסל התחיל לחקור משהו כזה בשנות השמונים והמחלקה שלו פתחה את התחום, אם אני זוכרת טוב.
    אבל היה לכם תרגיל טוב מאוד בפילוסופיה של המדע. לילה טוב, גלי.

הוספת תגובה

  • (will not be published)