סיינטיפיק אמריקן: ריאיון עם פרופ’ יעקב בקנשטיין חתן פרס ישראל בפיזיקה תשס”ה

הריאיון התקיים ב-21 במארס 2005

ראיינו: איתן קריין וחיים שמואלי, חברי צוות סיינטיפיק אמריקן

ראשית ברצוננו לברך אותך על הפרס.

תודה רבה.

פרס ישראל הוא פרס שמביע הערכה לכלל עבודתך המדעית. מהו לדעתך ההישג העיקרי שלך?
יש לכך שתי תשובות. האחת היא איך אנשים רואים אותי, ודבר זה מתבטא בנימוקים לקבלת הפרס שניתן על עבודתי על תרמודינמיקה של חורים שחורים. התחלתי לעסוק בכך בשנות ה-70 ואפשר לומר שעד סוף שנות ה-70′ הסתיים החלק שלי בנושא הזה, אם כי יש תמיד השלכות על עבודות מאוחרות יותר. השנייה היא מנקודת המבט שלי. היום אני עובד על דברים אחרים ולא הייתי רוצה שכל הקריירה שלי תסתכם בשנות ה-70′. אני חושב שאני עדיין עושה דברים חשובים, אבל נדרש זמן עד שהציבור, ואפילו המדענים החשובים, תופסים את מה שעשית. ולכן הפרס בעצם ניתן על העבר הרחוק יחסית.

מה אתה חוקר היום?

היום אני מנסה לשנות את תורת היחסות, עדיין במסגרת העקרונות שנקבעו על ידי איינשטיין, כגון עקרון השקילות, או אי התלות של התיאוריה במערכות ייחוס שונות, כדי להתאימה לתופעות אסטרונומיות חדשות יחסית, כמו בעיית המסה האפלה או החומר החסר. כשמנתחים את התנועות בתוך הגלקסיות בעזרת תורת ניוטון, שלצורך כך מהווה קירוב טוב לתורת היחסות, מתברר שאיננו רואים את כל המסה שגורמת לתנועה. בעקבות זאת הוצע קיומה של “מסה אפלה”, הסבר שמקובל מאד היום. אבל יש בהסתכלות הזאת קשיים מסוימים. יש דרך אחרת לנסות להסביר את התצפיות והיא לומר, שתיאוריית הכבידה המקובלת אינה פועלת טוב בקני המידה הגדולים של גלקסיות ומעלה, ודרושה תיאוריה מתוקנת.

יש בעיות שאינן מוסברות היטב על ידי תיאורית הכבידה הסטנדרטית, כמו למשל הקשר של טולי-פישר, שלפיו הספק האנרגיה בגלקסיה בתחום הנראה פרופורציוני לחזקה הרביעית של מהירות הסיבוב הנראית של הגלקסיה (גלקסיה ספירלית מסתובבת כמעט כולה פחות או יותר באותה מהירות קווית, ללא תלות במרחק מן המרכז, דבר שהוא כשלעצמו די מוזר.) לתלות של ההספק האופטי בחזקה הרביעית של המהירות אין הסבר טבעי בהסתכלות על פי מסה אפלה, אלא אם מפלגים את המסה האפלה בצורה מתאימה. אבל אין זה הסבר אלא התאמה לעובדות. לעומת זאת, אם מקבלים את הצעתו של מרדכי מילגרום ממכון ויצמן, שהתיאוריה האמיתית סוטה מתורת ניוטון בתאוצות נמוכות, חוק טולי-פישר נובע באופן טבעי, כלומר באופן ישיר מן המשוואות

כיום קיימות יותר ויותר תכונות של גלקסיות שיש להן הסבר די פשוט על פי התפיסה של מילגרום, ויותר קשה להסבירן על פי התפיסה של החומר האפל. ויותר ויותר אנשים סבורים שהתיאוריה הזאת, שמילגרום קורא לה בשם MOND, פועלת יפה. רק נותרת השאלה: “למה?” שכן יש מרשם, MOND, שפועל יפה, אבל לא ידועה הסיבה לכך שהוא פועל כל כך יפה כל כך. אפשר לומר שבעצם MOND אומר לנו איך התיאוריה האמיתית של הכבידה צריכה להיראות. וזה מה שאני רוצה להשיג. יש לי היום תיאוריה יחסותית, שאמורה לבוא במקום תורת היחסות הכללית, והגבול הלא-יחסותי שלה אינו תורת ניוטון אלא MOND.

יש עכשיו אופנה, או התעניינות מוגברת של פיזיקאים, שעוסקים בבדיקת הגבולות של יחסות כללית.

נכון, נחקרות סטיות מתורת היחסות הכללית מכל מיני סיבות. למשל, הרעיון של ה-branes (ממברנות רב-ממדיות), שעל פיו היקום שלנו הוא בעצם תת-מרחב של היקום האמיתי. היקום האמיתי הוא רב-ממדי ואנו רואים רק ארבעה ממדים בלבד, ומשום כך לתיאוריית הכבידה יש סטיות מתורת היחסות. ההסתכלות שלי היא אמפירית: MOND עובד, אז אני חוקר איך אפשר לקבל אותו מתורה יחסותית. אני חושב שהצלחתי לבנות תיאוריה כזאת, אלא שעדיין לא ידוע אם היא התיאוריה היחידה שאפשר לגזור ממנה את MOND. במשך הרבה שנים תקפו את MOND בטענה, שלמרות שהתיאוריה פועלת, אין היא יכולה להיות נכונה, מכיוון שאינה יוצאת מתיאוריה רלטיוויסטית. היום התירוץ הזה כבר אינו תקף.

האם היו ניבויים של התיאוריה?

כן, היו ניבויים של MOND שהתאמתו אחרי כמה שנים טובות. הדבר מתואר בספרות. MOND היא תיאוריה מ-1982 ובסוף שנות ה-80′ התברר שיש ניבוי של MOND על קיומן של גלקסיות בעלות צפיפות נמוכה, הקרויות Low surface brightness galaxies. הן מאוד עמומות. ועל פי MOND היו צפויות גלקסיות כאלה עם תכונות כאלה, והן לא היו ידועות בכלל באותו זמן. מאז הטכנולוגיה התפתחה ומצאו גלקסיות כאלה, ויש להן התכונות שניבאה MOND. כלומר, היו כמה ניבויים של MOND שאושרו. כך שהתיאוריה אינה רק התאמה לאחור אלא גם תחזית אמיתית. כעת אנחנו מנסים לראות אותה כתיאוריה יסודית של הטבע, וזה אחד מן הדברים שבהם אני עוסק היום.

אני חושב שאם התיאוריה הזאת תעבוד בסוף, אז זה חשוב יותר מתרמודינמיקה של חורים שחורים. זה שיפור של התורה הגרוויטציונית. לא הייתי אומר שזה בא להחליף אותה, כי יש בתיאוריה הזאת הרבה רעיונות ממה שאיינשטיין הוריש לנו. אז לא הולכים להחליף את זה אלא הולכים לשפר את זה. כמו שתמיד משפרים במדע.

בכנס שנערך באחרונה בקליפורניה הציג חתן פרס נובל האחרון, דייוויד גרוס, את 25 השאלות שמטרידות את הפיזיקאים לדעתו. מה לדעתך השאלות החשובות ביותר בפיזיקה מנקודת הראות שלך?

טוב, באסטרופיזיקה כבר נגענו בעצם בשאלה המרכזית, נושא החומר האפל והחיפוש אחריו, או החיפוש אחר תיאוריה שתבטל את הצורך בחומר אפל. זה באמת הנושא מספר אחת. מכיוון שהתיאוריה הקוסמולוגית פשוטה יחסית, וגם יש הרבה תצפיות, יש לאנשים הרגשה שהם מבינים את הקוסמולוגיה, ועד שתבוא איזו הפתעה אפשר לומר שהדברים “נדבקים” יחד. יש לנו תמונה עקבית, חוץ מן הנקודה הזאת של החומר האפל: מהו? היכן הוא? האם הוא בכלל קיים? זו באמת עדיין תעלומה בולטת מאוד.

ומה בעניין התצפיות שמלמדות על האצת היקום?

זה חלק מבעיית החומר האפל. קוראים לכך “אנרגיה אפלה”, אבל זה כנראה אותו סוג של בעיה, גם אם אלו כנראה שני מושגים שונים. מתברר שאין אנו מבינים באמת את החוקים הבסיסיים של היקום. הקוסמולוגיה של תחילת היקום – זה כן. אבל לא את ההאצה, ומפני שאיננו מבינים את ההאצה הזאת, איננו יכולים להיות בטוחים שאנחנו מבינים את העתיד, כלומר מה יקרה ביקום במרוצת מיליוני השנים הבאות.

גם בחלקיקים אלמנטריים יש בעיות, אבל אני פחות מצוי בתחום הזה. שם השאלה היא תמיד “מהו הדבר היסודי?” לפנים דיברו על חלקיקים אלמנטריים, היום – על תורת המיתרים. הבעיה בתיאוריה הזאת היא, שיש לה מגע רופף מאוד עם הניסויים, בעיקר כי נדרשות אנרגיות גבוהות מאוד לבדיקת התיאוריה. התיאוריה יפה מאוד, עד שאומרים שהיא חייבת להיות נכונה, כי היא אלגנטית כל כך. אבל בלי בדיקה ניסויית לא מקבלים בפיזיקה תיאוריה רק מפני שהיא יפה. היו תיאוריות יפות בעבר שנפלו כשנפגשו עם העובדות. אמנם אומרים שאיינשטיין הצליח להגיע לתיאוריות הנכונות בלי להסתכל על העובדות. אבל אני חושב שזה מקרה כמעט יחיד, אולי גם דיראק. בשביל רוב בני התמותה האלגנטיות לבדה אינה מובילה לתיאוריה הנכונה. וכאן הקושי הוא איך להביא את התיאוריה למגע טוב עם המדידות הניסוייות.

זה מקשר אותנו לנושא הבא. בשבוע שעבר דווח על ממצאים מן המאיץ בברוקהייבן שבהתנגשות של אטומי זהב התגלו רמזים להיווצרות של מיקרו-חור שחור. זה נראה לך אפשרי?

הרעיון בא מתיאוריית ה-branes. אם העולם הארבעה-ממדי שלנו, המרחב-זמן, יושב על מין brane, שמהווה חלק מיקום בעל יותר ממדים, אז ייתכן שסקלת פלאנק, סקלת האנרגיה הגבוהה ביותר שאנו מכירים, בעצם אינה כה גבוהה כמו שחשבנו, היה נדמה שהיא גבוהה מפני שאנחנו לא מסתכלים על היקום האמיתי, אלא על היטל שלו. אם הדבר נכון, יהיה אפשר לחולל חורים שחורים במאיצי חלקיקים, משום שלא נדרשות אנרגיות בלתי אפשריות. אם יתברר שתוצאות הניסוי בברוקהייבן תקפות, זה אומר שהרעיון הזה של branes או משהו שקול לזה הוא נכון. לא הייתי אומר שזה מאשר את ה-branes , כי יכול להיות שיבואו עם רעיון אחר שנותן את אותן תוצאות, אבל פירושו של דבר שלא הייתה לנו תמונה נכונה של הפיזיקה של מבנה המרחב-זמן. הפיזיקה של המרחב-זמן חייבת להיות משהו יותר מסובך.

מצד שני, אני מאוד זהיר בעניין חדשות כאלה. כבר היו הרבה סיפורים שלא התאמתו. כל מיני חלקיקים שלא מצאו: המונופולים המגנטיים, הקוורקים שחשבו שמצאו ובסוף התברר שלא מצאו (אחר כך כן מצאו אותם באופן ניסיוני). היה סיפור דומה עם הגלים הגרוויטציונים של ובר – סיפור שלא התאמת ועדיין לא מדדו את גלי הכבידה באופן ישיר. כך שכדאי להיות זהיר ולחכות שימדדו ויאמתו. נחיה ונראה.

אם אכן יתגלו מיקרו-חורים שחורים, אז לדבריך ההשלכות המרכזיות יהיו על הנושא התיאורטי של ה-branes?

כן. ה-branes עוסק במרחב-זמן של יותר מארבעה ממדים. על אף שהתיאורטיקנים מדברים על זה כעל דבר מקובל, הפיזיקה בכללותה עדיין פועלת בארבעה ממדים. דבר כזה יגרום למהפכה. אם היקום הוא ארבעה-ממדי, אז לא יהיה כל כך קל לייצר חור שחור במעבדה, משום שחשבון פשוט מראה שבאנרגיה של המאיצים הקיימים, ואפילו המאיץ ההדרוני שבונים כעת בשווייץ, לא תהיה די אנרגיה כדי ליצור חור שחור. כך שאם מצאו מיקרו-חור שחור הסיפור מסתבך: המרחב-זמן אינו ארבע-ממדי, והפיזיקה יותר עשירה ממה שחשבנו. אבל אני שמרני בנושאים האלה ומחכה עד שהכול יתברר מבחינה ניסיונית. אני בטוח שאנשים כבר כותבים מאמרים ועושים מזה כל מיני מטעמים. אבל אני תמיד חיכיתי שהעובדות יתאמתו.

ואולי כמשחק מחשבתי: אם ייצרו חור שחור במאיץ, יהיה אפשר לחולל מיני מפץ גדול במאיץ?

השאלה מה זה מפץ גדול. כי חור שחור אינו מודל של מפץ גדול. הוא בדיוק ההפך.

אבל שניהם מהווים סינגולריות כלשהי?!

יכול להיות. חור שחור פולט קרינה – זאת ההתאדות של הוקינג. ובסוף, כשהוא מתאדה לגמרי, נשאלת השאלה מה קורה. לא ידוע אם הוא מתאדה לגמרי או שנשארת סינגולריות. אם נשארת סינגולריות, אז יש משהו שמתקרב באופן כלשהו להתחלה של היקום. זו לא בדיוק אותה סינגולריות, אבל משהו מאותה משפחה. אז אולי נוכל ללמוד משהו. ובכלל – בכל מאיצי ההתנגשות האלה, וכך גם בברוקהייבן, מנסים ליצור תנאים דומים לתנאים של המפץ הגדול – כלומר מרק הקוורקים או פלזמת הקוורקים – שזה אחד המאפיינים של עידנים מאוד מוקדמים ביקום. זו לא ממש סינגולריות אבל זה משהו שהיה, או אמור היה להיות בהתחלה.

הזכרת את קרינת הוקינג. האם יש עדויות ניסיוניות במאיצים או באסטרונומיה לקרינה הזאת?

לא עד כמה שידוע לי. באסטרונומיה ודאי שלא. והסיבה היא שבהסתכלות הרגילה של מרחב-זמן ארבעה-ממדי הטמפרטורה של חורים שחורים גבוהה מדי. אפשר לראות את קרינת הוקינג מעל לכל הקרינות שמצויות באופן טבעי רק במקרה של חורים שחורים קטנים מאוד. זאת מכיוון שבחורים שחורים הטמפרטורה גדלה ככל שהחור השחור קטן יותר. וכנראה שבסביבה שלנו אין חורים שחורים קטנים כל כך. אולי לא נוצרו בכלל, אבל בכל מקרה אין, כך שלא ידוע לי על עדויות ניסיוניות כלשהן. ידוע לי על ניסוי בשם מילגרו, שבו מחפשים את ההבזקים שמקורם בחורים שחורים קטנים כאלה, אבל לא ידוע לי שמצאו בו משהו.

אין לכך קשר להתפרצויות גמא אינטנסיביות?

יש התפרצויות גמא, אבל יש להן הסבר הרבה יותר שגרתי, או כמה הסברים שאינם כוללים חורים שחורים והתאדויות שלהם. ההסברים כוללים אולי חורים שחורים מהסוג הגדול, האסטרופיזי, שאינו שייך בכלל לנושא של התאדות הוקינג. אבל כן היה ניסוי במאיץ שהיה אמור להראות תופעה שדומה לקרינת הוקינג. כשמסתכלים על אלקטרונים שמואצים במאיץ חלקיקים, יש תופעה שחזו את קיומה, שנקראת קרינת אונרו (Unruh). וכפי שאנחנו מבינים אותה, הפיזיקה שלה אינה רחוקה כל כך מהפיזיקה של קרינת הוקינג. צופה שמאיץ, אפילו בריק, אמור לראות קרינה תרמית שנקראת קרינת אונרו. זה ניבוי תיאורטי של משנות ה-70′ שנעשה מיד לאחר הניבוי של הוקינג. והקרינה הזאת אינה שונה מאוד מקרינת הוקינג, רק הסיטואציה שונה. הפיזיקה הדרושה להבנתה קרובה מאוד לפיזיקה הדרושה להבנה של קרינת הוקינג. אז הייתה טענה שבנתונים מסוימים שהתקבלו מהאצה של חלקיקים במאיץ ב-CERN ראו משהו שאפשר לפרש אותו כתוצאה של קרינת אונרו. יש מחלוקת בין החוקרים לגבי נכונות הטענה, אבל הטענה הושמעה. למשל ג’ון בל (John Bell) המפורסם סבר שזה קרינה אונרו, אבל אני לא בטוח בכך. זה הדבר היחיד שקשור לנושא של קרינת הוקינג ועדות ניסיונית כלשהי שיכולה להתפרש כרלבנטית, למיטב זכרוני.

התרומה העיקרית שהייתה לך בנושא חורים שחורים הייתה, שבפעם הראשונה אתה והוקינג נגעתם בקשר שבין תרמודינמיקה, קוונטים ויחסות. זה מאחד תחומים שנראים שונים לגמרי זה מזה. האם אתה רואה בדבר הזה איחוד שעשוי להיות בעל משמעות עמוקה כמו איחוד שדות?

איחוד שדות במובן של unified field theory אין פה. אמנם יש ההתקבצות של שלושת הנושאים האלה, אבל למעשה יש פה שימוש ביחסות כללית פשוטה בלי שום סיבוכים. והשדות הם שדות רגילים. כלומר לא הייתה פה שום כוונה ליצור תיאוריה מאוחדת. מה שכן, אנחנו מוצאים שם איזה קשר בין נושאים שהם נפרדים בדרך כלל בפיזיקה. ואני רוצה לומר במאמר מוסגר שאני מאוד אוהב פיזיקה שיש בה קשרים בין דברים שאינם נראים קשורים, זה תמיד מרתק אותי ואני מחפש תמיד בעיות מן הסוג הזה. אז יש שם באמת תרמודינמיקה שיש לה קשר עם גרביטציה ברמה קוונטית. אין מחלוקת שקיים קשר כזה, רק שאיננו מבינים עד היום בדיוק את מהות הקשר הזה. למשל אחת השאלות היא האנטרופיה של חור שחור, שזה הדבר הבולט באופן תיאורטי בכל הנושא הזה. אנשים היו רוצים לחשב את האנטרופיה הזאת כמו שמחשבים אנטרופיה של גז, או של גביש. במכניקה סטטיסטית האנטרופיה היא הלוגריתם של מספר המצבים הקוונטים. היו ניסיונות לעשות את זה בעבור חור שחור, ואנשי תורת המיתרים מתרברבים שהם אכן יודעים לחשב את האנטרופיה הזאת על ידי ספירת מצבים, אבל זה מתאפשר רק במצבים מאוד ממוזלים שאפשר לחשב בהם אנטרופיה של חור שחור מעקרונות בסיסיים של הפיזיקה שלו, אך לא באופן כללי. הדבר נשאר בגדר תעלומה. מהי האנטרופיה הזאת, אילו מצבים של חור שחור היא סופרת, והאם היא סופרת בכלל מצבים – אנחנו איננו יודעים בבירור.

חורים שחורים הם תופעה אי-רוורסבילית. האם זוהי תכונה יסודית שעשויה להסביר את האי-רוורסיביליות שיש בעולם?

יש שאלה בפיזיקה, מאין נובע החוק השני של התרמודינמיקה. כי פיזיקה מיקרוסקופית היא רוורסבילית. היום יודעים קצת יותר מאין נובעת האי-רוורסיביליות אבל הייתה תקופה שאנשים די רציניים שחשבו שאולי החורים השחורים קובעים את חץ הזמן. היום אנחנו לא צריכים ממש את זה. גם בלי חורים שחורים מבינים מנין יש כיוון של הגדלת האנטרופיה. זה קשור לתנאי התחלה, ודברים כאלה. והחור השחור פשוט משקף את זה.

בפיזיקה הקלאסית מה שנתפס כחוקי היסוד הם התכונות של גופים חומריים: משוואות המצב של גופים, המיקום של חלקיקים, המהירויות שלהם וכן הלאה. היום יש יותר ויותר רמזים לחשיבותו של המידע בפיזיקה: התיאוריה של שנון, התפיסה הרדיקאלית של וולפרם וכמובן גם התרומה שלך של אנטרופיה של חורים שחורים. זה המצב גם בביולוגיה שהבסיס שלה הוא המידע הגנטי. מה יש לך לומר על כך?

כמובן, אני חושב שכן. מידע הוא הקונספציה הבסיסית במדע. אבל אין אנו יודעים לעשות פיזיקה רק על בסיס של מידע בלבד, אלא נזקקים למשוואות הדיפרנציאליות הרגילות והמידע עומד קצת מן הצד, ואיננו יודעים לשלבו ולנסח את השאלות הבסיסיות במובן של מידע. אני חושב שפעם בעתיד נדע. עכשיו אנחנו רואים רק רמזים לכך. למשל בתורת החורים השחורים, היות שאנטרופיה היא הדבר המרכזי שם, ואנטרופיה היא פן אחד של מידע, מופיע שם העניין של מידע. קיים גם העיקרון ההולוגרפי של טופט (‘t Hooft)וסוסקינד שאומר שהדרך להבין כבידה נכון היא באמצעות מידע השייך לפיזיקה שממוקמת דווקא בגבול היקום. כמו שאמרתם, בביולוגיה מזמן הגיעו למסקנה שהשדרה העיקרית היא המידע הגנטי. יש לי סיפור מעט מצחיק. אחרי שכתבתי את המאמר בסיינטיפיק אמריקן באנגלית, כתב לי מישהו אי-מייל, והציג את עצמו בביולוג, ומכיוון שבשני התחומים עוסקים במידע הוא ביקש שאסביר לו במה בדיוק מדובר. ניסיתי להסביר לו, והוא קרא את המאמר וחזר ואמר שאין שום קשר (צוחק…) מאוד קטגורי.

אלו פערים בין אסכולות.

יש בעיה של תרבות שונה. בביולוגיה חושבים באופן שונה מאוד ויידרש הרבה זמן עד שנאחד אותם עם הפיזיקה. כולם רוצים לאחד את הכול, אבל דרושה עוד הרבה עבודה.

הפיזיקה המודרנית הולכת ומתרחקת מן האינטואיציה. הציבור רוצה לדעת ולהבין, ואילו המדענים רוצים לגיטימציה לסכומי הכסף שהם מבקשים לניסויים. והם מתקשים להסביר ולנמק את דרישותיהם. מה לדעתך צריך להיעשות?

זו בעיה אמיתית איך להסביר את מה שעושים בפיזיקה למי שצריך להבין, ולקהל שמשלם מסים, ובעצם משלם את המשכורת שלנו ואת מחיר הניסויים. והבעיה היא שהפיזיקה הולכת ומתרחקת מן העולם שנתפס על ידי העיניים והחושים, וזה ילך ויחמיר. אני לא סבור שאנחנו נתקרב בחזרה לאינטואיציה. העניין הוא שהחושים שלנו מותאמים כדי לתת לנו הזדמנות להתנהל בבטחה כלשהי בעולם היום-יומי. הדבר אינו נוגע למבנה האמיתי של הטבע, שהוא כנראה שונה לגמרי. כשהפיזיקה התחילה להתפתח, אנשים עבדו קרוב למה שרואים בחושים, והקונספציות היו מאוד קרובות למה שאנחנו מבינים בחושים. אבל ככל שאנחנו מבינים יותר ויותר, וחופרים יותר ויותר לעומק, אנחנו מתרחקים מעולם החושים – והדבר ילך ויחמיר. וכל הסיפור איך מסבירים את זה ילך ויחמיר. התשובה היחידה האפשרית לדעתי היא, שהקהל צריך לרכוש תרבות של חשיבה קצת יותר אבסטרקטית. זה כבר לא ילך עם אינטואיציות של מה שקורה באמבטיה או של כדורים מתגלגלים – לא יהיה בזה די כדי להבין. אבל הקהל הרחב היום תרבותי יותר מן הקהל של לפני מאה שנה. הם יודעים יותר – גם מתמטיקה וגם קצת פיזיקה – ולכן אפשר להעלות את הרמה, אני חושב. מי שצריך להיות אחראי לכך הוא בעיקר בית הספר. גם הם צריכים להתקדם. וגם אנחנו המדענים אחראים לזה. אנו איננו עושים עבודה טובה דיה. האנשים באוניברסיטה אינם מיטיבים להסביר לקהל הרחב את מה שאנחנו עושים. לאנשי מדעי הרוח והחברה קל יותר להסביר את עבודתם. את הביולוגיה קל יותר להסביר מן הפיזיקה, אבל הדבר השתנה עם הגדלת החשיבות של הביולוגיה המולקולרית. כך שבכל מדעי הטבע הבעיה של הפצת הידע לקהל הרחב תלך ותחמיר.

נותנים על זה את הדעת היום באקדמיה?

כן, אבל אני חושב שלא מספיק. כמובן יש אנשים שמכירים בבעיה, ויש שמסבירים יותר טוב מאחרים. יש ספרי מדע פופולרי טובים בפיזיקה, אבל לא די הצורך.

מן הסתם גם בתקופת ניוטון הפיזיקה נראתה מסובכת, ולאט לאט נבנתה האינטואיציה. האם יהיה אפשר, כמשחק מחשבתי, ללמד יחסות בכיתה א’?

אני חושב שיגיע יום כזה והוא מתקרב והולך. כשהבן שלי התחיל ללמוד פיזיקה באוניברסיטה, תורת היחסות הופיעה כבר בסמסטר הראשון של שנה א’. בזמני לא היו מעלים דבר כזה על הדעת בכלל. והוא מבין. ולמה? כי אם לא “מזבלים” את המוח, וסליחה על הביטוי, עם כל הקונספטים הישנים של מכניקה, אפשר להבין יחסות. המתמטיקה שם פשוטה למדי. זו בסך הכול אלגברה לא קשה במיוחד. אפשר להבין את זה וליצור את האינטואיציות הנכונות. צריך לזכור שבזמנו של ניוטון, הבעיה להבינו הייתה מתמטית, הוא היה צריך להמציא את החשבון האינפיניטסימאלי בשביל הגרביטציה והמשוואות הדיפרנציאליות. אבל הרעיונות הפיזיקליים אז היו די בסיסיים: כדורים, חלקיקים נעים, דברים מאוד קרובים לחושים. היום אנחנו במצב שונה לגמרי. המתמטיקה אמנם נעשתה יותר מסובכת, אבל הבעיה העיקרית היא שהרעיונות הפיזיקליים הבסיסיים אינם נובעים מן החושים עוד. אלה דברים מופשטים, שלא חושבים עליהם כשמסתכלים על הטבע. יהיה צורך לחנך את הקהל הרחב לחשוב יותר מופשט. איני רואה למה לא. תמיד יהיו כאלה שאינם יכולים, אבל יש אנשים, ובכללם אנשים שלא מן החוגים שלנו, שאפשר להסביר להם והם מבינים. יש לי עכשיו דיון מסועף עם מישהו מבית ספר לרפואה בקליפורניה. הוא עוסק בחקר המוח ומתעניין בסוגיות קוונטיות והוא מעמיד לי שאלות לגמרי לא קלות. אני צריך לחשוב הרבה לפני שאני עונה לו. אז עובדה, יש אנשים שבאים מתחום הביולוגיה ויכולים לחשוב באופן מופשט. אני חושב שאפשר לחנך את הקהל היותר רחב לחשוב באופן מופשט, ואני חושב שצריך לעשות זאת.

במקום לנסות להמחיש אתה מציע לשפר את יכולת ההפשטה?

לא, המחשות צריך תמיד. חובה עליך להתחיל במשהו מוכר. אבל זה טריק. זו רמאות כזאת שנועדה למשוך את השומע עד שיבין את הדברים המופשטים יותר. אבל מותר להשתמש בכל מיני טריקים כאלה. גם סופרים טובים עשו את זה, גם פילוסופים גדולים. העיקר שנגיע לרמה מינימלית של הבנה.

האם אתה רואה שינוי ברמת התלמידים שמגיעים לאוניברסיטה? והאם הבעיות של מערכת החינוך משפיעות על הלימודים הגבוהים?

יש בארץ בעיה עם הסטודנטים לפיזיקה, יש עליות וירידות בהתעניינות. אבל אלה שינויים שמשקפים את מה שקורה בארה”ב בפיגור זמן של כמה שנים. כלומר, אם בארה”ב יש פרץ של עניין בפיזיקה, אחרי כמה שנים זה קורה גם בישראל. ואם יש שם שפל במספר הסטודנטים, אחרי כמה שנים גם פה יש שפל. זו תופעה ידועה ומוכרת. הסיבה לכך אינה רק המשאבים המוקצים לחינוך, אלא סיבה כללית יותר: לפעמים יש התלהבות מפריצות דרך מדעיות, ולפעמים יש כעס על הנזק שהמדע גרם לאנושות. למשל בעקבות הפצת הנשק הגרעיני וריבוי הניסויים הייתה נסיגה במספר הסטודנטים לפיזיקה בארה”ב, ומה שקורה בארה”ב בתחומים אלא מגיע אלינו במוקדם או במאוחר. תופעות כאלה משפיעות יותר מן הבעיות של מערכת החינוך. זה נכון שמצב החינוך בארץ אינו מזהיר וצריך לשפר, שאם לא כן ניקלע למצב גרוע. אבל זאת אינה הסיבה העיקרית.

לגבי האיכות, תמיד יש תלמידים טובים מאוד, בכל התקופות. אבל בגלל שרמת החינוך אצלנו אינה סבירה, על אף שתמיד יגיעו לאוניברסיטאות אנשים חכמים ומקוריים, הרקע שלהם יהיה יותר חלש והם יצטרכו ללמוד יותר זמן לפני שיוכלו לעשות מחקר. אפשר לחסוך את זה אם הם ייחשפו לענפים מסוימים במתמטיקה ופיזיקה מוקדם יותר – כפי שהיה בימים טובים בארץ. היו ימים יותר טובים – כשהגעתי לארץ, אני זוכר שהתרשמתי שיודעים כל כך הרבה חשבון אינפיניטסימלי. באותה תקופה האנשים ידעו יותר כשנכנסו לאוניברסיטה.

יעקב ד’ בקנשטיין

תרם לייסוד התרמודינמיקה של חורים שחורים ולהיבטים אחרים של הזיקה בין מידע וכבידה.

כיום עוסק בפיתוח תורת כבידה יחסותית חלופית ליחסות הכללית שתאפשר להבין את היקום בלי להזדקק לחומר האפל.

מחזיק בקתדרה ע”ש פולק לפיזיקה עיונית באוניברסיטה העברית בירושלים, חבר באקדמיה הלאומית הישראלית למדעים וחתן פרס רוטשילד.

בקנשטיין הוא דור רביעי לתלמידי לודוויג בולצמן.

מנחה עבודת הדוקטורט של בקנשטיין הוא ג’ון ארצ’יבלד וילר, מנחהו של וילר לדוקטורט, קרל הרצפלד, היה תלמידו של פרידריך הזנורל, תלמידו של בולצמן.

פרופ’ יעקב בקנשטיין מהאוניברסיטה העברית – חתן פרס ישראל בפיסיקה