מדע מאחורי סרטים – הפטיש של תו'ר - מדע גדול, בקטנה : מדע גדול, בקטנה

לכבוד הסרט הרביעי של אל הרעם נתמקד בשאלות החשובות באמת: מהי הפיזיקה מאחורי פטיש שאיש אינו מסוגל להרים? כיצד ניתן לעוף בעזרתו? האם יש הסבר מדעי לכל זה?

עוד לפני שהפך לדמות קומיקס, היה תו'ר (Thor) דמות מרכזית במיתולוגיה הנורדית. ת'ור, לוחם ללא חת, הוא בנו בכורו של אודין. על שמו קרויים יום כיפי במיוחד בשבוע (Thursday) והיסוד הכימי תוריום [1]. כדמות קומיקס הופיע תו'ר לראשונה לפני 60 שנה, ביקום של מארוול. כמו במיתולוגיה, כלי הנשק שלו הוא פטיש קרב בשם מיולניר (Mjölnir). בקומיקס ובסרטים הפטיש משמש את ת'ור הן ללוחמה והן למעוף, ורק ת'ור (ודמויות ראויות אחרות) מסוגל לשאת אותו. נוקמים רבים וטובים ניסו להרים את הפטיש ונכשלו, כפי שמוצג בסרט 'הנוקמים: עידן אולטרון' (Avengers: Age Of Ultron).

כיצד איש מלבד ת'ור (והראויים לכך) אינו מסוגל לשאת את הפטיש?

לפי הצעה אחת, מיולניר פשוט כבד מאוד כי הוא עשוי מהחומר הצפוף ביותר ביקום ('צפיפות' = היחס בין מסת גוף לנפחו) – החומר של כוכב נייטרונים. לשם השוואה, צפיפות כדור הארץ היא 5,000 ק"ג למ"ק (Kg/m³) וצפיפות כוכב נייטרונים היא בסדר גודל של 10 בחזקת 17 ק"ג/מ"ק, כלומר גדולה פי 10 בחזקת 13 (עשרה טריליון) מצפיפות כדור הארץ!

האסטרופיזיקאי ניל דה-גראס טייסון (Neil deGrasse Tyson) חישב ומצא שמשקל הפטיש הוא 300 מיליארד פילים (למה פילים? – מי יודע... הבחור אמריקאי, הוא רגיל להשתמש ביחידות מידה משונות).

אבל ההסבר הזה אינו מספק: הרי נשיאת הפטיש אינה תלויה בחוזקו של האדם אלא בשאלה אם הוא 'ראוי' לכך. וכבר ראינו חבר'ה חזקים במיוחד שלא הצליחו להרים אותו.

דיוק מדעי 5/10.

הפיזיקאי האמריקאי ג'יימס קאקליוס (James Kakalios) העלה הסבר אחר, שעונה גם על העניין האחרון. הוא מציע שימוש בטכנולוגיה אסגארדית מתקדמת, שבבסיסה דומה לשחרור המסך בטלפון חכם באמצעות טביעת אצבע או זיהוי פנים. תראו – מישהו כבר ניסה לממש זאת על הפטיש:

אם מיולניר חש שהאדם ראוי, הוא יאפשר לו להרים אותו. אם לא, הפטיש יהפוך לכבד ובלתי ניתן להזזה. כיצד הקסם מתבצע? ובכן הכירו: גרביטון (Graviton). לפי כמה מתאוריות הכבידה הקוונטית, גרביטון הוא חלקיק היפותטי הנושא את כוח הכבידה (בדומה לפוטון הנושא את הכוח האלקטרומגנטי) [2]. לפי הקומיקס, הפטיש עשוי מהמחצב המתכתי הבדיוני Uru[3] שיכול לפלוט גרביטונים [4]. אם הפטיש מרגיש שאדם בלתי ראוי מנסה להרים אותו, הוא פולט חלקיקי גרביטון, וכך האדם נכשל בניסיונותיו.

אולם משקל הוא תכונה של גוף (ושל שדה הכבידה שבו הוא נמצא) [5], ולכן במציאות אי אפשר לשנות אותו. לכן ההסבר אינו אפשרי מדעית.
דיוק מדעי 0/10.

וכיצד תו'ר מתעופף באוויר בעזרת הפטיש?

בסרטים ת'ור אוחז ברצועת העור של מיולניר ומסובב אותו במהירות כה גבוהה עד שהפטיש נראה מטושטש לחלוטין. ברגע המתאים הוא מפסיק את התנועה הסיבובית ומכוון את הפטיש בכיוון התעופה הרצוי, ואז מיולניר מושך אותו מעלה, לתעופה.

https://youtu.be/STtyZQ_xVBw?t=5

לא נראה הכי מדעי, נכון? אבל בואו נכניס לתמונה את המונח הפיזיקלי 'תֶּנַע' (Momentum). תנע הוא תכונה של גוף נע, המוגדרת כמכפלת מסת הגוף m במהירותו v: p=mv [6], וניתן לחשוב עליו כמדד לעוצמת התנועה של גופים. 'חוק שימור התנע' קובע כי התנע הכולל נשמר אם לא מופעלים כוחות חיצוניים. אם יופעל כוח חיצוני שישנה את המסה או המהירות, ישתנה התנע.

ואיך התכונה הזו עוזרת לתו'ר לעוף? דמיינו לרגע שאתם מסתובבים בקרוסלה ואז קופצים ממנה: התחלתם ב'תנע זוויתי' (Angular Momentum), המתאר את עוצמת התנועה הסיבובית של גוף [7], וברגע הקפיצה המרתם אותו לתנע קווי. רק היזהרו בנחיתה. כך גם ת'ור: ככל שת'ור מגביר את מהירות הסיבוב של הפטיש, התנע הזוויתי גדל. ברגע שהוא מפסיק את הסיבוב, ומכוון את הפטיש לכיוון כלשהו, התנע הזוויתי הופך לתנע קווי והפטיש מושך את גיבורנו לתעופה כיפית באוויר.

אז האם התעופה של תו'ר מדויקת פיזיקלית? לצערנו לא. במציאות זה לא עובד כך... הרי אם התנע גדול דיו להרים את תו'ר באוויר, הוא גדול מספיק לגרור אותו אופקית עוד קודם לכן!

דיוק מדעי 0/10

נעבור לפלא שלישי: ת'ור מושיט את ידו והפטיש חוזר אליו. האם אפשר להסביר זאת מדעית?

אפשר כמובן להציע שימוש במגנטים, אבל זה יותר התחום של מגנטו. מגנטים גם היו מושכים אל ת'ור עוד דברים מתכתיים, לא רק את הפטיש.

הצעה אחרת היא שתו'ר והפטיש מפעילים זה על זה כוח משיכה על פי חוק הכבידה האוניברסלי (הכוח הפועל בין שני גופים בעלי מסה, ומוגדר כמכפלת המסות בקבוע חלקי ריבוע המרחק ביניהם [8]). כאשר ת'ור מושיט את ידו, הפטיש משנה למעשה את 'קבוע הכבידה האוניברסלי', וכך גדל כוח המשיכה ביניהם והפטיש חוזר אליו.

ההסבר הזה נופל משתי סיבות: ראשית, אם הפטיש כבד יותר מת'ור, תו'ר אמור להימשך אליו ולא להיפך (למעשה, הם יימשכו אל מרכז המסה המשותף). שנית, הרשו לנו להיות מעט ספקנים לגבי עניינים כמו שינוי מרקם היקום (ובניסוח פיזיקלי: "אוי, נו באמת"). אז נימנע מהתייחסות לפלא הזה, ונפטור זאת כקסם אסגארדי.

דיוק מדעי 0/10.

לסיכום, נראה שאין מדע מבוסס מאחורי הפטיש של תו'ר, ומדובר בסך הכול בבחור אוסטרלי חתיך שמסובב אותו. בעולם שלנו (בניגוד לעולם של מרוואל) יש שימור מסה, שימור תנע [9] והחוק הראשון של ניוטון.

ולמרות הציון המדעי הנמוך, ניתן למר המסוורת' ציון אסגארדי 10/10.

עריכה: חגי גלרנטר

מקורות והרחבות:

[1] היסוד Thorium

[2] "כבידה קוונטית" - מה זה בכלל?

[3] על החומר הייחודי Uru

[4] מקור הפטיש של תו'ר: בחוברת הקומיקס Mighty Thor (2015) #12

[5] מסה

[6] תנע

[7] תנע זוויתי

[8]