הרהורים – אפקט מדיצ’י / ברכה רגר ומאיר פרשטמן

צורת חשיבה ושימוש בעקרונות החוצים תחומי דעת * אנלוגיות הן עקרונות יסודיים או דרכי חשיבה המאפיינים כמה תחומי דעת במדע ובהנדסה

מה הקשר בין גשר טקומה בארה”ב שקרס ב-1940 עקב משבי רוח, לבין יכולתה של האוזן להבדיל בין צלילים שונים ובין זמרת הסופרן המנפצת כוס זכוכית בזמן שירתה? מתברר שכל האירועים האלה מבוססים על אותה תופעה פיזיקלית המכונה תהודה. כל מערכת מאופיינת ביכולת לרטוט או להתנדנד קלות בתדירות הקרויה תדירות עצמית. כשגורם חיצוני פועל על המערכת בתדירות העצמית שלה, תנודות המערכת הולכות וגדלות – זוהי תופעת התהודה. על פי אחד ההסברים, גשר טקומה קרס בשל משבי הרוח שנשבו בתדירות העצמית של הגשר. לאורך ה”שבלול” באוזן הפנימית מסודרות שערות דקיקות באורכים שונים. כל קבוצה של שערות נכנסת לתהודה בהשפעת תדירות קול מוגדרת, ובדרך זו אנו מסוגלים להבדיל בין צלילים שונים. זמרת הסופרן מצליחה להפיק צלילים גבוהים בתדירות העצמית של כוס הזכוכית ולגרום לשבירתה.

עוד דוגמה למבנה הקיים בתחומים שונים ורחוקים זה מזה היא הקשר בין אלקטרואופטיקה לבין עמידות לאנטיביוטיקה. בעשור האחרון חלה התפתחות מהירה במחקר וביישום של מבנים ננומטריים. מבנים בסדר גודל כזה מקנים לחומרים תכונות מיוחדות ושונות מן התכונות הרגילות שהכרנו עד כה. אחד המבנים המעניינים שהתגלו הם צינורות ננומטריים. הצינורות האלה יכולים להיות סינתטיים ועשויים מפחמן או מחומרים אי-אורגניים, או מחומרים ביולוגיים כמו דנ”א או ממברנות של תאים. בתעשייה מיועדים לצינורות-ננו שימושים רבים ומגוונים, כמו למשל בהכנת תצוגות LED מתוחכמות. ואולם, מתברר שגם תאים ואפילו חיידקים משתמשים בצינורות הננו בשביל לתקשר ביניהם ולהעביר מידע. העברת חומר גנטי (דנ”א) מחיידק אחד למשנהו דרך צינורות-ננו תוארה כבר לפני שנים רבות, אבל לאחרונה התברר שדרך הצינורות האלה יכולים לעבור גם חומרים שאינם גנטיים, ואפילו מחיידק אחד לחיידק מסוג שונה. לגילוי זה פוטנציאל רב, בייחוד למציאת דרכים למניעת התפתחות רגישות לאנטיביוטיקה.

סדרת התופעות שתיארנו מדגימה את הגישה האנלוגית או הרב-תחומית לחקירת העולם שסביבנו. צורת מחשבה זו כונתה “אפקט מדיצ’י” בידי הסופר פרנס ג’והנסון, בספרו הנושא שם זה. “אפקט מדיצ’י” הוא צורת מחשבה “אנלוגית” החוצה יותר מתחום דעת אחד. השימוש באנלוגיות מאפשר הבנה מעמיקה של תופעות, הכללה של פתרונות והעברת ידע מתחום אחד לתחום אחר. השם “אפקט מדיצ’י” ניתן לצורת מחשבה זו מאחר שבימי שלטונה של משפחת מדיצ’י בפירנצה, בסוף המאה ה-14, הייתה פריחה אדירה של המדע, של הטכנולוגיה ושל האמנות. אנשי מדע ורוח קיבלו תקציבים מן המשפחה השלטת שעודדה יצירתיות, חדשנות והפריה הדדית. תוצאותיה של פעילות זו הניחו את הבסיס לתקופת הפריחה שבאה בהמשך: תקופת הרנסנס.

ברוח גישת האנלוגיות התפתחה בשנים האחרונות, ביוזמת רשת אורט ישראל, מגמת לימוד חדשנית: המגמה המדעית-הנדסית. תלמידי המגמה לומדים באמצעות אנלוגיות נושאי מדע והנדסה מגוונים כגון: אלגוריתמיקה, אלקטרוניקה, ביו-רפואה, אווירו-חלל ורובוטיקה.

הצורך לפתח גישה חדשנית בהוראת המדעים וההנדסה נובע מן הגידול המהיר בכמות הידע והמידע הזמינים כיום. הצטברות הידע הובילה חוקרים ומדענים רבים להתמחות בתחומים צרים על חשבון הרב-תחומיות. במהרה התברר שגישה זו מצמצמת את מרחב החשיבה והדמיון ונוטה להחמיץ מאפיינים דומים של תופעות מתחומי מדע והנדסה שונים. ככל שמעמיקה הבנתנו את תופעות הטבע השונות, מתברר שהחוקים בבסיסם חוצים את הגבולות הדיסציפלינריים שקבעו בני האדם. כיום מתגבר אפוא הצורך לשבור את המחיצות ולפתח תחומים חדשים אינטרדיסציפלינריים במהותם. הדבר דורש כמובן חינוך לחשיבה מתאימה בין-תחומית ורב-תחומית בדומה לנלמד בבתי הספר של רשת “אורט”.

אנחנו בתחילת הדרך אבל עלינו ללמוד מן ההיסטוריה ולשים את הדגש על פיתוח המחשבה הרב-תחומית והאנלוגית.

על המחברים

פרופסור ברכה רגר, פרופסור אמריטוס למיקרוביולוגיה ולאימונולוגיה בפקולטה למדעי הבריאות באוניברסיטת בן גוריון, נשיאת אורט ישראל ויו”ר המועצה האקדמית של אורט ישראל. כיהנה כמדענית הראשית של משרד הבריאות והייתה חברה במועצה להשכלה גבוהה.

ד”ר מאיר פרשטמן, ראש מכון גורלניק להשבחת ההוראה והלמידה, המִנהל למחקר ופיתוח ולהכשרה, אורט ישראל. כיהן כמנהל בית הספר המקיף אורט גוטמן בנתניה וכמנהל המכללה האקדמית להכשרת מורים להוראת הטכנולוגיה, גבעת רם בירושלים.