זכוכית שקופה

» «

התופעה של שקיפות זכוכית היא תופעה מרתקת, שכן אנו מכירים שקיפות רק בנוזלים וגזים, אך לא במוצקים.

למעשה הזכוכית אינה נוזל ולא מוצק. היא מוצק אמורפי, מה שאומר שהיא קשיחה מאד אבל בניגוד למוצקים, אטומי החומר מסתדרים בה בתצורה מבולגנת, שדומה לנוזל. זה מה שגורם לשקיפות שלה ולמעבר של קרני האור, כמעט ללא הפרעה.

במילים אחרות, הזכוכית שקופה מפני שהמבנה של פסי האנרגיה שבה מונע מהאלקטרונים שבה השפעה על התחום הנראה. מכאן שהם לא בולמים את האפשרות לראות דרכה.

אגב, בשל תכונה מיוחדת שיש לה, קרינה אולטרה-סגולה (קרינת על-סגול) לא עוברת דרך הזכוכית.

הנה ההסבר לשקיפות של הזכוכית (מתורגם):

https://youtu.be/VwRLIt6jgdM?t=6s

והסבר נוסף על הסיבה שזכוכית שקופה:

http://youtu.be/7gnG1UvhgMA

מי גילה את סוד הזכוכית השקופה ואיך מייצרים אותה?

איך מייצרים זגוגיות?

את ייצור הזכוכית השקופה גילו כבר בימי קדם. עד ימי הרומאים יצרו זכוכיות כאלה והרבה כלי זכוכית שנתגלו בחפירות ארכיאולוגיות הצביעו על המיומנות הגבוהה שלהם בכך.

אבל עם שקיעת האימפריה הרומית, אבד סוד ייצור הזכוכית השקופה. במהלך ימי הביניים התקשו משום כך לייצר זכוכית שקופה.

רק במאה ה-15 התגלתה שוב הטכניקה הנשכחת הזו, על ידי אמני הזכוכית של העיר ונציה. חרשי הזכוכית של ונציה יצרו אז את הזכוכית שזכתה לכינוי בדולח, או קריסטל.

סוג עדין ושקוף זה של זכוכית מעולה, הפך אז למלאכת אומנות של ממש והכלים המיוצרים ממנו נחשבים עד היום למעולים ויקרים מאד.

אז גם החלו לייצר זגוגיות, שמשות שהן לוחות זכוכית שטוחים המיועדים למשל לחלונות. את הזְגוּגִית (Glass), לוח הזכוכית השקוף, שישמש עם השנים את החלונות, נהגו אז לייצר בדומה לבקבוקים - בגליל זכוכית שמנפחים.

בימים ההם עשו את זה בצורה פשוטה יחסית. השיטה הייתה להסיר מגליל הזכוכית המנופח את קצותיו, העליון והתחתון. לאחר מכן, נהגו לחתוך את הגליל לאורך, בעזרת ברזל חם. זה נועד לשטח אותו ללוח שקוף, להכניסו לתוך התנור וליצור ממנו זגוגית.

החום גרם לזכוכית להתרכך ובזכות המשקל שלה היא השתטחה. כך היא קיבלה אז את הצורה של לוח הזכוכית השטוח, שאנו מכירים בתור זגוגית.

בימינו מייצרים את לוחות הזכוכית הגדולים במכונות משוכללות וכמעט אוטומטיות לחלוטין. הזכוכית המותכת יוצאת כעיסה סמיכה מהכבשן. היא מועברת בין גלילי ענק המסתובבים, משטחים אותה ומקנים לה צורה של פס זכוכית שטוח.

את הברק מקבלת הזכוכית בזכות גלילים נוספים, הממרקים ומלטשים אותה משני צידיה. בתוך כך מתקרר פס הזכוכית הרציף ובסופו הוא נחתך לזגוגיות נפרדות ומושלמות.

הנה ייצור של זגוגיות דקות, מחלונות ועד למסכי טלוויזיה:

https://youtu.be/fTytNLJ25RU

כך ייצרו את הזכוכית בימי קדם:

https://youtu.be/1VrdUYbHvyo

וכך מייצרים את הזגוגיות לחלונות כיום:

https://youtu.be/IjNusHQOhTM

איך פועלת מראה חד-כיוונית?

האם רציתם פעם להבין כיצד אפשר לראות דרך מראה מה קורה מאחריה? וכיצד מצד אחד רואים את הצד האחר ובצד השני לא?

את המראה המיוחדת הזו מכנים לא פעם מראה חד-כיוונית (One-way mirror). מראות כאלה ניתן למצוא לא פעם בחדרי חקירות של המשטרה. היושבים בחדר החקירות שבצידה האחד לא יכולים לראות את הצופים בהם, בעוד שהצופים יכולים לראותם ללא בעיות. גם מסדרי זיהוי מתבצעים לא פעם דרך מראות כאלה, כדי שהחשודים לא יראו מי העדים שצופים בהם ומזהים אותם.

אבל השם המקצועי של המראה המיוחדת הזו הוא "מראה מוכספת למחצה". בניגוד למראה רגילה שבה ציפוי המתכת משקף את כל האור, ציפוי המתכת של המראה הזו הוא חצי שקוף. כלומר, חצי מהאור הפוגע בו מוחזר, כמו בכל מראה, בעוד שהחצי השני של קרני האור, עובר דרכו. לכן המראה הזו היא בעצם חצי מראה וחצי חלון.

אבל עוד מרכיב חשוב שבהסבר לראיה החד-צדדית שהמראות הללו מאפשרות הם הפרשי עוצמות האור שבשני החללים. בעוד שהאור בחדר החקירות הוא מלא, בחדר שבו נמצאים הצופים בו, צריכה עוצמת האור להיות חלשה מאד ואפילו חשוכה. מכאן שעוצמת האור החזקה שבחדר החקירות יוצרת מראה מושלמת למתבונן בה מתוכו וכך הוא אינו יכול להבחין באנשים שצופים בו מהחדר השני, החשוך יחסית. זה יכול, אגב, לקרות גם במשקפי שמש, או בחלון רגיל. זה יקרה כשאתם נמצאים בצד המואר ולא רואים דרכו דבר.

בצורה כזו מה שרואים משני הצדדים הוא זהה - מעט מאד ממה שקורה בחדר החשוך שמוסתר לחלוטין על-ידי התמונה החזקה של המתרחש בחדר החקירות המואר.

הנה הדגמה של מראה חד-כיוונית:

https://youtu.be/sztjsGgp66U

הבדלי האור שמסייעים למראה החד-כיוונית:

https://youtu.be/VvqbjUtt3mM

הרצאה על איך פועלות מראות חד-כיווניות:

https://youtu.be/4kKL32opewI

הסבר נוסף:

https://youtu.be/XKuF1eT1Cqc

וחיוך על המשטרה שמשתמשת במראות חד-כיווניות כדי לעקוב אחרי חקירות או לבחון חשודים מבלי שהם יראו מי צופה בהם:

https://youtu.be/fkHlhiG0h70

איך פועל מסך מגע?

מסך המגע (Touchscreen) הומצא כבר בשנת 1972.

בתחילה פעלו מסכי המגע באמצעות קרני אינפרה אדום בשיטת שתי-וערב. חיישן שהוצב מול כל קרן זיהה את המיקום של המגע בציר שלו והצטלבות המיקומים מזהה את הנקודה המדויקת.

כיום מקובלת שיטה זולה ויעילה יותר, המתבססת על התנגדות חשמלית. שתי שכבות של חומר מוצמדות זו על זו על המסך. לחיצה של כל שכבה מעבירה מיקום. צירוף המיקומים הוא הנקודה המדויקת של הלחיצה.

כך פועל מסך המגע (מתורגם):

https://youtu.be/IdWXT391FJE

עוד הסבר:

http://youtu.be/qBbxSEp3-6o

המחשה של השיטה:

http://youtu.be/FyCE2h_yjxI

את אותן השיטות מפעילים במסך מגע מוקרן:

http://youtu.be/bAgX43WTwr4

מסך המגע הראשון אי פעם מ-1982:

https://youtu.be/JAcZpQCLb4E

עוד נגיעה...

https://youtu.be/5VTan97qyaE

איך התפתחה הזכוכית לאורך ההיסטוריה?

ההיסטוריה של הזכוכית (Glass) היא עניין של אלפי שנים. קשה אולי להאמין שמה שהיום ברור מאליו, בצורת חלונות שקופים בבתי המגורים, לא היה פעם ובהמשך היה רק נחלתם של העשירים ביותר. שלא לדבר על מסכי הזכוכית והמגע בטלפון הנייד ובטלוויזיה המודרניים שלנו.

ככל הידוע, השימוש הראשון בזכוכית היה מחומר טבעי, אובסידיאן. זה היה סוג של זכוכית געשית ששימשה בתקופת האבן לייצור של סכינים, כלי נשק חדים וראשי חיצים.

מכאן החל ייצור מלאכותי של זכוכית בתקופה של כ-3,000-4,000 שנה לפני הספירה, כשאפר משריפת זרעים התחבר לחול בטמפרטורות גבוהות ויצר זכוכית סיליקטית.

אף שחוקרים מסוימים סבורים שמקור הזכוכית הוא באזור ארם נהריים ושאברהם אבינו היה אמן זכוכית שהיגר מאור כשדים לחרן, מקום שיהיה לו קל לייצר אותה, הדעה הרווחת היא שהראשונים שממש ייצרו זכוכית היו פיניקים מאזור צור וצידון בלבנון של ימינו.

ככל הנראה היו אלה אנשים שנחתו על חוף ים כלשהו והדליקו מדורה, הקיפו אותה בגושי נֶתֶר שהיו במטענם, כדי שהאש לא תתפשט. אבל הנתר, שהוא סוג של מֶלָח, ניתך מחום האש, התערבב עם החול והם גילו שנוצרה לפניהם זכוכית.

משגילה האדם את הדרך בה ניתן לייצר זכוכית נולדו בעלי מלאכה שעשו זאת, עם כבשן לוהט שבנו לשם כך. אך מכיוון שהיה קשה לייצר אותה, הזכוכית הייתה יקרה מאוד בעת העתיקה. לכן עשו ממנה בעיקר כלי זכוכית, אגרטלים וחרוזים לתכשיטים.

בסביבות שנת 300 לפני הספירה התחילו לייצר במצרים כלי זכוכית בתבניות. הזכוכית של אותם ימים היא אטומה למחצה או צבעונית, אך לא שקופה.

במאה ה-1 לספירה, הרומאים הם הראשונים שמצליחים לייצר זכוכית שקופה יחסית. טכניקה מיוחדת שהם מגלים עושה שימוש בחול נקי במיוחד ותוספת של חומרים מיוחדים כמו סודה לתערובת. הם משכללים את טכניקת ניפוח הזכוכית והיא הופכת את ייצור הזכוכית לפשוט ומהיר הרבה יותר.

במקום לעטוף זכוכית מותכת סביב תבנית, אמני רומא ניפחו אוויר לתוך הזכוכית ויצרו ממנה בועה, שאותה ניתן לעצב לצורות שונות ולכלים מגוונים. כך הפכה הזכוכית לנפוצה יותר באימפריה הרומית, ושימשה לייצור כלי קיבול גדולים ואף גביעים לאירועים חשובים.

לאחר נפילת האימפריה הרומית, המשיכו מרכזי ייצור הזכוכית לפעול ברחבי אירופה. איטליה ושוודיה היו ידועים אז והתפרסמו בעיצובים הייחודיים שלהן. גילדות של זגגים שמרו בקנאות על סודות המקצוע והעבירו את הידע מדור לדור.

במאה ה-16, הפכה בוהמיה (אזור צ'כיה של היום ומסביבה) למרכז חשוב של ייצור זכוכית. אך אמני בוהמיה העדיפו לא לחקות את העדינות השבירה של הזכוכית הוונציאנית ויצרו כלים כבדי משקל ומעוטרים בשפע של קישוטים ועיטורים. בצרפת מקימים באותה תקופה את בית החרושת "סן גובן", ממפעלי הזכוכית הגדולים בעולם.

במאה ה-17, מפותחת שיטת ייצור חדשנית של זכוכית באמצעות גליל. שיטה זו אפשרה לייצר לוחות זכוכית גדולים יותר ושקופים יותר. הם היו יקרים, אבל העשירים יכולים היו סוף סוף ליהנות מחלונות גדולים ושקופים בטירות ובבתי המידות שלהם.

אנשים רגילים המשיכו לצערם לטבול בדים או ניירות פרגמנט בשמן ולסגור על החלונות, כך שקרני האור ייכנסו ויאירו מעט את בתיהם.

במאה ה-19 מתפתחת הטכנולוגיה ומתחילים לבנות מכונות משוכללות יותר. הכימיה והמהפכה התעשייתית מובילים לשיפורים משמעותיים בייצור הזכוכית.

המצאת תהליך הזכוכית הצפה בשנות ה-50 של המאה ה-20 הביאה לייצור המוני של זכוכית שקופה וזולה יחסית, כמו שאנו מכירים היום. מכאן הולך ומתרחב השימוש בזכוכית כחומר עיקרי ליצירת המעטפת של בנייני משרדים ובמיוחד למעטפת של גורדי שחקים.

כיום, קשה לדמיין את חיינו ללא זכוכית. מכלי אוכל ושתייה, דרך חלונות, מראות ותאורה ועד לטלוויזיות, סמארטפונים, כלי רכב וחלליות - היא משמשת אותנו למגוון רחב של מטרות. השימוש בזכוכית ממשיך להתפתח ולהתרחב והיא ממלאת תפקיד חיוני בקידמה הטכנולוגית של המאה ה-21.

הנה ההיסטוריה של הזכוכית:

https://youtu.be/FoE2g_dhr2E

כך ייצרו את הזכוכית בימי קדם ובימינו:

https://youtu.be/1VrdUYbHvyo

זכוכית עשו כבר אז, מהחול שאספו בחופי ים:

https://youtu.be/-UYLyEhS4V4

תעשיית הזכוכית של ימינו היא מתוחכמת הרבה יותר ומבוססת מכונות:

https://youtu.be/EtvdquC90vc

ייצור זכוכית דקה במיוחד למסכי טלוויזיה מודרניים:

https://youtu.be/fTytNLJ25RU

וייצור של לוחות זכוכית:

https://youtu.be/-rKAcjXafYc?long=yes

מהי מגדת העתידות ומהו כדור הבדולח?

מגדת עתידות היא בעלת מקצוע שאומרת לאנשים את גורלם בעתיד. המקצוע הזה קשור במיסטיקה ושורשיו הם עוד בעולם העתיק. כבר בתקופה הקלאסית ואולי אף לפניה, רצו היוונים והרומאים לדעת מה צופן העתיד. באותה תקופה נעזרו קוראי העתידות בכדורי בדולח, בהם נעזרו לניבוי ולפירוש חלומות.

אנשים שיודעים לחזות את העתיד הם לרוב אנשים שעוסקים במשהו מסתורי ורבים חושדים שהדברים אינם אמיתיים. מצד שני, רבים מעידים שנעזרו במנחשי עתידות ולמדו דברים חשובים שסייעו להם לקבל החלטות חשובות ונכונות בחייהם.

יש מנבאי עתידות שרואים את העתיד באמצעות קריאה בקפה, אחרים בוחנים את כף היד של הלקוח או פותחים לו חבילת קלפים ומנחשים את העתיד. ויש העושים את השימוש המפורסם בכדור בדולח.

כדור בדולח נקרא בעבר גם "כדור המכשפות". כבר אלפי שנים שהוא משמש אמצעי נפוץ לחיזוי עתידות. האמונה היא שניתן לראות דרכו אירועים עתידיים, לצד חזיונות, סמלים ומידע על אדם ועל הסובבים אותו.

לפי המיסטיקנים, כדור הבדולח הוא מעין תווך, או צינור, שמקשר בין העולם החומרי הרגיל לעולם הרוחני. מבט ממושך בכדור הבדולח מכניס את המתקשר או את מגדת העתידות למצב של תודעת-על, שנקרא טראנס. במצב כזה הוא מתקשר עם ישויות עליונות, תוך התנתקות זמנית מעולם החומר.

אגב, כדור הבדולח, בניגוד לשמו, לא עשוי מקוורץ קריסטל, אלא מזכוכית או בדולח, שהוא מעין זכוכית עם מתכת כבדה, דוגמת עופרת.

חברת מיקרוסופט פיתחה ב-2014 את מה שהיה מעין "כדור בדולח דיגיטלי", ניסיון יפה שכבר לא מתקיים, לייצר מערכת לניבוי התפתחויות בתחום המדיני, טכנולוגי, חברתי ועוד.

כך או כך, יש מי שמאמינים שניתן לראות בכדור הבדולח את העתיד. אנחנו מאמינים שהוא פשוט יפה.

הנה סרטון שבו מגדת עתידות מתארת את עבודתה (עברית):

http://youtu.be/ou7LnaCuEvc?t=5s

ופרק מהסדרה שבה קופיקו מחליט להיות מנחש עתידות (עברית):

http://youtu.be/04ELfhqvikk

מהו אינקובטור ואיך הוא מציל את העובר?

האינקובטור (Incubator) הוא המגן של תינוקות שנולדו טרם זמנם או נמצאים במצב רפואי מורכב. מכשיר הפלא הזה מעניק חיים לעשרות אלפי ילדים בכל שנה וניתן לראות בו את המגן החיוני לחיים שהחלו לפני זמנם.

הנתון הוא שמגיל 6 חודשים העובר כבר מפותח. אם חלילה יהיו בעיות בהריון, ניתן להוציאו מהרחם והוא ייחשב פג. אם זה היה קורה בטרם הומצא האינקובטור, הפג היה מת. אבל כיום פירושה של לידה מוקדמת שכזו הוא שאת חודשי ההריון הנותרים יבלה הפעוט בתוך האינקובטור.

מכשיר רפואי זה, שנראה כמו קופסה שקופה עם פתחים לידיים, הוא למעשה עולם שלם עבור הפג הקטן. האינקובטור מדמה את סביבת הרחם, מספק הגנה קריטית ותומך בהתפתחותו של התינוק בשלבים הראשונים והרגישים ביותר של חייו.

בתוך האינקובטור, הטמפרטורה מבוקרת בקפידה. זהו עניין קריטי, שכן פגים רבים מתקשים לשמור על חום גופם. הסביבה החמימה והיציבה מאפשרת לתינוק להשקיע את האנרגיה שלו בגדילה ובהתפתחות, במקום במאבק לשמירה על טמפרטורת הגוף.

עוד אתגר משמעותי לפג הזעיר, מהאתגרים הגדולים ביותר עבור התינוק הוא ההגנה מפני זיהומים, גורם קריטי בשלבים הראשונים של החיים. מערכת החיסון של הפגים עדיין לא מפותחת דיה והם פגיעים מאוד למחלות.

האינקובטור מספק לפג סביבה סטרילית, מעין בועה שמגינה עליו מווירוסים וחיידקים ומאפשרת לצוות הרפואי לטפל בו תוך צמצום הסיכון לזיהומים.

עבור פגים רבים, גם הנשימה היא אתגר משמעותי. ריאותיהם עדיין לא מפותחות במלואן והם זקוקים לעזרה בנשימה. האינקובטור מאפשר לווסת את רמת החמצן ולספק תמיכה נשימתית מותאמת אישית לכל אחד מהפגים. עבור תינוקות שנולדו מוקדם מאוד, זה יכול להיות ההבדל בין חיים ומוות.

עוד גורם שהאינקובטור מסייע לשלוט בו הוא הלחות. עורם של הפגים הוא דק ורגיש מאוד. שמירה על רמת לחות מתאימה מונעת מהם התייבשות ומסייעת בשמירה על טמפרטורת הגוף. זוהי עוד דוגמה לאופן שבו האינקובטור מחקה את הסביבה הטבעית של הרחם וממלא את תפקידיה.

אחד היתרונות המשמעותיים של האינקובטור הוא היכולת לנטר את מצב התינוק באופן רציף. מכשירים המחוברים אליו מודדים את הדופק, קצב הנשימה, רמות החמצן בדם ופרמטרים חיוניים אחרים. זה מאפשר לצוות הרפואי להגיב במהירות לכל שינוי במצבו של התינוק ולהתאים לו את הטיפול בהתאם.

האינקובטור הוא דוגמה מרתקת לאופן שבו טכנולוגיה רפואית יכולה לשנות חיים. הוא מאפשר לתינוקות שבעבר לא היו שורדים, להתפתח ולגדול עד שיהיו מוכנים להתמודד עם העולם החיצון, כמו תינוקות רגילים.

ואגב, כיום יש גם אינקובטורים לביצים של עופות, המייצרים תנאים של דגירה והמושג "אינקובטור" גם הושאל, לפחות באנגלית, ככינוי לחממות טכנולוגיות המגדלות סטארטאפים ומיזמים עסקיים, עד להבשלה.

הנה האינקובטור והוראות השימוש בו:

https://youtu.be/hGEVOtdObCE

אינקובטור מעורר התרגשות בבריטניה ב-1949:

https://youtu.be/KCRR1KljUrY

אינקובטורים להמונים כצפיית חובה:

https://youtu.be/GEXjWwcxDFs

אינקובטור לחומרים רפואיים:

https://youtu.be/d6uPifFzPoo

התפתחות העובר, שבוע אחר שבוע במהלך תקופת ההריון (עברית):

http://youtu.be/m9_RCdTvliQ

מי המציא את "חוות הנמלים"?

התלהבות גדולה מנמלים בבית אין לאף אחד. אבל הנַמלוּל (Formicarium), בלועזית פורמיקריום, הוא קן נמלים מלאכותי שנועד ללימוד על חיי מושבת הנמלים וצפייה בהתנהגותן בה. לא נדיר היה למצוא אותו פעם בבתי ספר ואוניברסיטאות. אבל תופתעו ודאי לשמוע שנמלול מסחרי בשם "חוות הנמלים" הפך פעם בארצות הברית ללהיט מכירות ענקי לילדים ולמשפחות. למעשה אנשים שילמו במיטב כספם, כדי להכניס נמלים הביתה.

את הנמלול הראשון שנמכר באופן מסחרי המציא פרופסור להנדסה בשם פרנק אוסטין. הוא היה מורכב משני חלונות זכוכית שהוחזקו על ידי מסגרת עץ מלאה באדמה. בתוכה התנהל קן נמלים שניתן היה לצפות בו. אוסטין רשם את הנמלול כפטנט בסוף שנות ה-20 ושיווק אותו לבתי ספר ולמוזיאונים.

אבל ההברקה המסחרית הגדולה הייתה של מילטון לוין, יזם צעצועים אמריקאי. הוא חגג את יום העצמאות האמריקאי בפיקניק עם משפחתו ולא הצליח להסיר את עיניו מתלולית אדמה שאליה וממנה יצאו ונכנסו נמלים כל הזמן בעבודתן.

לוין נזכר בצנצנת הזכוכית שבה גידל נמלים בילדותו. בו במקום הוא החליט לפתח את "חוות הנמלים של דוד מילטון". המתקן הפך אותו לאדם עשיר. ממש כמו ב"נמלול" שפיתח בשנות השלושים הפרופסור פרנק אוסטין, היו משני צידי חוות הנמלים שלו דפנות פלסטיק שקופות. ביניהן היה חול שבו חפרו הנמלים, יצרו מחילות ובנו את הקן שלהן. להשלמת האווירה הכפרית לנמלים, הוא הקפיד לעצב אז את חוות הנמלים כך שיהיו בה ציורים קטנים של תחנת קמח ובתים זעירים...

המוצר כל כך הצליח שהחברה לא הצליחה לעמוד בביקוש. לוין נתן להורים רבים את התחושה שכך יהפכו ילדיהם למדענים וחוקרים. הוא שכר "ציידי נמלים" שקיבלו פני אחד עבור כל נמלה שלכדו, זאת בכדי להכניסן לחוות הנמלים ששיווק. עשרות מיליוני חוות נמלים נמכרו כך במהלך השנים. דרך חוות נמלים שכאלה גילו במשך השנים מיליוני ילדים את החיים המהפנטים של קהילת הנמלים החרוצה. רובם לא הפכו למדענים אבל זה כבר עניין אחר.

הנה סיפורו של מילטון לוין:

https://youtu.be/FY7Jtd8FGBg

מושבת הנמלים השקופה:

http://youtu.be/994zXdEzdnc

יש מושבות נמלים בג'ל שהנמלים ניזונות ממנו:

http://youtu.be/dJSHqOEIhv0

והנה הסבר עליו:

http://youtu.be/_hdxAy0I-Mw

זכוכית שקופה

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!