ג'ון מישל

ג'ון מישל (John Michell)

ג'ון מישל (John Michell; ‏25 בדצמבר 1724 – 21 באפפריל 1793) היה פילוסוף טבע ואיש כנסייה אנגלי שסיפק תובנות חלוציות במגוון רחב של תחומים מדעיים, כולל אסטרונומיה, גאולוגיה, אופטיקה וכבידה. הוא היה הראשון שהציע את קיומם של גופים כוכביים הדומה לחורים שחורים, והראשון ליישם סטטיסטיקה באסטרונומיה, כשהוא מספק את הראיה המוקדמת ביותר לטבעם הפיזי של כוכבים כפולים וצבירי כוכבים.

הוא היה הראשון שהציע שרעידות אדמה נעות בגלים (סייסמיים) והראשון שמדד את מהירות רעידת אדמה, שהייתה רעידת האדמה בליסבון ב-1755. מישל המציא בנוסף מכשיר למדידת מסת כדור הארץ ששימש מאחר יותר את הנרי קבנדיש (Henry Cavendish) למדידת קבוע הכבידה. הוא גם הסביר כיצד לייצר מגנט מלאכותי וסיפק את הניסוח המדויק והמקיף הראשון של חוק הכוח המגנטי. כתוצאה מכך, הוא לכונה אבי הסייסמולוגיה והמגנטומטריה.

מישל שימש כפרופסור וודוורדיאן לגאולוגיה באוניברסיטת קיימברידג' החל מ-1762. הוא נבחר לעמית החברה הלאומית ב-1760.

חיים מוקדמים, השכלה ותפקידים מקצועיים

ג'ון מישל נולד ב-1724 באוקרינג (Eakring) שבנוטינגהמשייר, בנם של גילברט מישל, כומר, ואובדיאנס ג'רארד (Obedience Gerrard). גילברט היה בנם של ויליאם מישל ומרי טיילור מקנווין, קורנוול; אובדיאנס הייתה בתם של ראלף וחנה ג'רארד מלונדון. הוא התחנך בקווינס קולג', קיימברידג', ולאחר מכן הפך לעמית בקווינס. המשפחה הייתה ממוצא קורני. הוא קיבל תואר מוסמך אוניברסיטה ב-1752, ותואר בוגר תאולוגיה ב-1761. הוא היה מורה בקולג' מ-1751 עד 1763; מרצה לאריתמטיקה ב-1751; צנזור לתאולוגיה ב-1752; מרצה לגאומטריה ב-1753; מרצה ליוונית ב-1755 וב-1759; גזבר בכיר ב-1756; מרצה לעברית ב-1759 וב-1762; צנזור לפילוסופיה ובוחן ב-1760. "הוא מונה לרקטור של סנט בוטולף, קיימברידג', ב-28 במרץ 1760, והחזיק במשרה זו עד יוני 1763." מ-1762 עד 1764, הוא החזיק בקათדרה לגאולוגיה על שם וודוורד עד שנאלץ לוותר עליה בעקבות נישואיו.

אין דיוקן ששרד של מישל; הוא מתואר כ"אדם נמוך וקטן, בעל עור שחור, ושמן, אך בהעדר היכרות עמו, איני יכול לומר עליו הרבה. אני חושב שהוא החזיק בטיפול בכנסיית סנט בוטולף בקיימברידג', בזמן שהמשיך כעמית של קווינס קולג', שם הוערך כאדם מבריק מאוד, ופילוסוף מצוין. הוא פרסם כמה דברים בתחום ההוא, על המגנט והחשמל".

ב-1910, סר אדמונד ויטאקר (Sir Edmund Whittaker) ציין כי במהלך המאה שלאחר מותו של אייזק ניוטון, "פילוסוף הטבע היחיד בעל שיעור קומה שחי ולימד בקיימברידג' היה מישל", אם כי "חקירותיו נראה שמשכו תשומת לב מעטה או אפלו בכלל לא בקרב בני דורו ויורשיו במכללה, שהסכימו בשתיקה כאשר תגליותיו יוחסו לאחרים, והותירו את שמו להיעלם לחלוטין מהמסורת של קיימברידג'". מישל המשיך לקחת על עצמו משרות כנסייתיות בקומפטון ולאחר מכן בהאוונט, שתיהן בהמפשייר. במהלך תקופה זו חיפש ללא הצלחה משרות בקיימברידג', וכאסטרונום המלכותי.

ב-1767, הוא מונה לרקטור של כנסיית סנט מייקל בת'ורנהיל, ליד לידס, יורקשייר, אנגליה, תפקיד שקיים למשך שארית חייו. הוא ביצע את מרבית עבודתו המדעית החשובה בת'ורנהיל, שבה מת ב-21 באפפריל 1793, בגיל 68. הוא נקבר שם. לאחר לחץ מקומי, הותקנה לוחית כחולה על קיר הכנסייה כדי להנציח אותו.

עבודה מדעית

ב-1750, מישל פרסם בקיימברידג' עבודה בת כ-80 עמודים שכותרתה "A Treatise of Artificial Magnets" (מסה על מגנטים מלאכותיים), שבה הציג שיטה קלה ויעילה לייצור מגנטים עדיפים על המגנטים הטבעיים הטובים ביותר. מלבד תיאור שיטת המגנט נושאת שמו, עבודה זו מכילה מגוון תצפיות מדויקות על מגנטיות, וכוללת הסבר בהיר על טבע ההשראה המגנטית.

בנקודה מסוימת, מישל ניסה למוד את לחץ הקרינה של האור על ידי מיקוד אור השמש על צד אחד של מחט מצפן. הניסוי לא צלח: המחט נמסה.

### גאולוגיה וסייסמולוגיה

עד סוף המאה ה-20 מישל נחשב לחשוב בעיקר בשל עבודתו בגאולוגיה. החיבור הגאולוגי החשוב ביותר שלו, שנכתב לאחר רעידת האדמה בליסבון ב-1755, נקרא "Conjectures concerning the Cause and Observations upon the Phaenomena of Earthquakes" (השערות לגבי הגורם ותצפיות על תופעות רעידות האדמה, Philosophical Transactions, li. 1760). במאמר זה הוא הציג את הרעיון שרעידות אדמה מתפשטות כגלים דרך כדור הארץ, ושהן מעורבות בהסטות בשכבות גאולוגיות המכונות כיום העתקים. הוא הצליח להעריך הן את מוקד הרעש והן את ההיפוקוצנטר של רעידת האדמה בליסבון, ואף ייתכן שהיה הראשון שהציע שצונאמי נגרם על ידי רעידת אדמה תת-ימית. הוא היה הראשון שחישב את מהירות רעידת אדמה.

החיבור של מישל לא סיפק רק תובנות על רעידות אדמה, אלא גם, באופן רחב יותר, ייצג התקדמות בהבנת הגאולוגיה של קרום כדור הארץ. הוא הכיר בכך שכדור הארץ מורכב "משכבות סדירות ואחידות", שחלקן הופרעו על ידי תנועות טקטוניות. "החלק החשוב ביותר במאמר רעידת האדמה של מישל", לדעת פרשן אחד, "הוא התיאור שהוא מכיל של מה שידוע כיום כ'קרום כדור הארץ'". תוך הפגנת ידע מרשים על השכבות הגאולוגיות באזורים שונים באנגליה ובחו"ל, הוא הסתמך על תצפיותיו כדי לקדם את ההבנה של סטרاتיגרפיה משקعية והיה הראשון שהגדיר את הסטراتיגרפיה המזוזואית בבריטניה.

ב-1760, בעקבות עבודה זו, הוא נבחר לחבר בחברה המלכותית.

מכתב מ-1788 להנרי קבנדיש הראה כי מישל המשיך להתעניין בגאולוגיה מספר עשורים לאחר המאמר שלו על רעידות אדמה.

### מגנטיות

מישל חקר מגנטיות וגילה שהכוח המגנטי המופעל על ידי כל קוטב של מגנט פוחת בהתאם לחוק ההופכי של הריבוע, כלומר ביחס ישר לריבוע המרחק ביניהם. המאמר שלו משנת 1750, Treatise of Artificial Magnets, שנכתב עבור ימאים ויצרני מכשירים והתכוון כמדריך מעשי כיצד ליצור מגנטים, כלל רשימה של "תכונות של גופים מגנטיים" שהיוותה תרומה מרכזית להבנת המגנטיות. המאמר שלו סיפק את הניסוח המדויק והמקיף הראשון של חוק הכוח המגנטי.

### כבידה

מישל תכנן מאזניים פיתול למדידת מסת כדור הארץ, אך מת בטרם הספיק להשתמש בהם. המכשיר שלו עבר לידיו של חברו הטוב הנרי קבנדיש, שביצע לראשונה ב-1798 את הניסוי הידוע כיום כניסוי קבנדיש. הוא הניח שני כדורי עופרת במשקל קילוגרם אחד בקצותיו של מוט באורך שישה רגליים, והשעה את המוֹט אופקית באמצעות סיב המחובר למרכזו. לאחר מכן הניח כדור עופרת מסיבי לצד כל אחד מהכדורים הקטנים, מה שגרם למשיכה כבידתית שגרמה למוט להסתובב בכיוון השעון. על ידי מדידת תנועת המוט, קבנדיש הצליח לחשב את הכוח שהפעילו הכדורים הגדולים על כדורי הקילוגרם. מחישובים אלו הוא הצליח לספק הערכה מדויקת של קבוע הכבידה ושל המסת והצפיפות הממוצעת של כדור הארץ. קבנדיש נתן למישל קרדיט מלא על הישגו.

ב-1987, חוקר הכבידה א. ה. קוק (A. H. Cook) כתב:

> ההתקדמות החשובה ביותר בניסויים על כבידה ומדידות עדינות אחרות הייתה הכנסת מאזני הפיתול על ידי מישל והשימוש בהם על ידי קבנדיש. זה היה הבסיס לכל הניסויים המשמעותיים ביותר על כבידה מאז ומתמיד.

### כוכבים כפולים ובהירות כוכבים משתנה

מישל היה האדם הראשון ליישם את המתמטיקה החדשה של הסטטיסטיקה לחקר הכוכבים, והוכיח במאמר מ-1767 שרבים יותר כוכבים מופיעים בזוגות או בקבוצות ממה שהתפלגות אקראית לחלוטין יכלה להסביר. הוא מיקד את חקירתו בצביר הפליאדות, וחישב שהסיכוי למצוא קיבוץ כוכבים קרוב כל כך היה כחצי מיליון לאחד. הוא הסיק כי הכוכבים במערכות כוכבים כפולות או מרובות אלו עשויים להיות נמשכים זה לזה על ידי משיכה כבידתית, ובכך סיפק את הראיה הראשונה לקיומם של כוכבים בינאריים וצבירי כוכבים. עבודתו על כוכבים כפולים ייתכן שהשפיעה על מחקרו של חברו ויליאם הרשל (William Herschel) באותו נושא.

השלכה נוספת של עבודתו הסטטיסטית של מישל הייתה ההבנה כי בהירות קבועה לכוכבים הייתה קירוב גרוע. הרשל פיתח מודל של שביל החלב באמצעות קירוב זה ומספר רב של כיווני כוכבים. אף על פי שהצורה הייתה נכונה, נספחים שונים למודל לא היו. הבהירות המשתנה משמעותה שראיות לקצה הגלקסיה היו חשודות והרשל איבד אמון במודלו.

### חורים שחורים

במאמר עבור ה-Philosophical Transactions של החברה המלכותית של לונדון, שהוקרא ב-27 בנובמבר 1783, מישל היה הראשון שהציע את קיומם של גופים שמימיים הדומה לחורים שחורים. לאחר שקיבל את תורת החלקיקים של ניוטון לאור, שטענה כי האור מורכב מחלקיקים זעירים, הוא הסיק שחלקיקים כאלו, כאשר הם מופצים על ידי כוכב, יואטו על ידי משיכתו הכבידתית, וכי לפיכך ייתכן שניתן לקבוע את מסת הכוכב על סמך הפחתת המהירות. תובנה זו הובילה בתורה להכרה בכך שמשיכתו הכבידתית של כוכב עשויה להיות כה חזקה עד שמהירות המילוט תעלה על מהירות האור. מישל חישב שזה יהיה המקרה עבור כוכב הגדול פי 500 מגודלו של השמש. מאחר שהאור לא יוכל לברוח מכוכב כזה, הוא יהיה בלתי נראה. בלשונו שלו:

> אם אכן יתקיימו בטבע גופים שצפיפותם אינה נופלת מזו של השמש, ושקוטריהם גדולים פי 500 מקוטר השמש, היות שאורם לא יוכל להגיע אלינו; או אם יתקיימו גופים אחרים בגודל קטן במקצת, שאינם מאירים מטבעם; על קיומם של גופים בש-איזה משני המצבים הללו, לא נוכל לקבל מידע מראייה; עם זאת, אם במקרה גופים מאירים אחרים יסתובבו סביבם, עדיין נוכל אולי מתנועותיהם של גופים מסתובבים אלו להסיק את קיומם של המרכזיים במידה מסוימת של סבירות, שכן הדבר עשוי לספק רמז לכמה מאי-הסדירויות הנראות לעין של הגופים המסתובבים, שלא יהיו ניתנות להסבר בקלות תחת שום השערה אחרת; אך היות שהשלכותיה של הנחה כזו ברורות מאוד, והדיון בהן מעט מחוץ למטרתי הנוכחית, לא אעסוק בהן עוד.

— ג'ון מישל, 1784

מישל הציע כי ייתכנו חפצים רבים כאלו ביקום, וכיום אסטרונומים מאמינים שאכן קיימים חורים שחורים במרכזן של רוב הגלקסיות. באופן דומה, מישל הציע שאסטרונומים יוכלו לגלות אותם על ידי חיפוש אחר מערכות כוכבים שהתנהגו מבחינה כבידתית כשני כוכבים, אך שבהם נראה רק כוכב אחד. מישל טען שהדבר יעיד על נוכחות של כוכב שממנו האור אינו בורח. זו הייתה תחזי מדויקת במיוחד. כל אחד מתריסר המועמדים לחורים שחורים כוכביים בגלקסיה שלנו (שביל החלב) נמצאים במערכות בינאריות קומפקטיות של קרני רנטגן.

רעיונותיו של מישל על כבידה ואור עניינו את ויליאם הרשל, שניסה לבדוק אותם בעזרת הטלסקופים החזקים שלו. מספר שנים לאחר שמישל הגה את הרцепט של כוכבים בלתי נראים ולוכדי אור, המתמטיקאי הצרפתי פייר-סימון לפלס (Pierre-Simon Laplace) הציע בדיוק את אותו הרעיון בספרו משנת 1796, Exposition du Système du Monde.

נכתב שמישל היה כל כך מקדים את זמנו בנוגע לחורים שחורים עד שהרעיון "עשה רושם מעט" על בני דורו. "הוא מת באלמוניות שקטה", קובעת האגודה האמריקאית לפיזיקה (American Physical Society), "ומושג ה'כוכב האפל' שלו נשכח עד שכתביו צצו מחדש בשנות ה-70 של המאה ה-20".

### טלסקופים

מישל בנה טלסקופים לשימושו האישי. אחד מהם, טלסקופ מחזיר אור באורך מוקד של 10 רגליים וצמצם של 30 אינץ', נקנה על ידי האסטרונום הדגול ויליאם הרשל לאחר מותו של מישל. לשני האנשים היו תחומי עניין רבים משותפים, והם החליפו מכתבים לפחות פעמיים, אך רק תיעוד אחד מרמז שאי פעם נפגשו. הרשל תיעד שביקר וראה את הטלסקופ של מישל בזמן שהיה באזור ב-1792; מישל כבר היה חלש, והטלסקופ שלו היה מוזנח. הרשל קנה את הטלסקופ בשנה שלאחר מכן, תמורת 30 ליש"ט.

פעילויות מקצועיות אחרות

מישל כתב גם מאמר על מדידות שביוגרף שלו כינה "אלגנטי" בתיאוריה. מישל נבחר לחבר בחברה המלכותית. הוא הוזמן לראשונה לפגישות של החברה המלכותית ב-1751 כאורחו של סר ג'ורג' סאוויל (Sir George Savile), שלימים יהפוך לפטרון שלו. בהמשך השתתפ פגישות "אחת לארבע פעמים בשנה", בזמן שהותו בקיימברידג'. המאמר שלו על סיבת רעידות האדמה הוקרא בפני החברה החל מ-28 בפברואר 1760, מה שהוביל להמלצה מצד סאוויל וחבר נוסף שמישל יוזמן להצטרף לחברה. הוא נבחר לחבר ב-12 ביוני 1760. מישל המשיך את עבודתו בסייסמולוגיה בעבודה באסטרונומיה, ולאחר פרסום ממצאיו ב-1767 הוא כיהן בוועדה אסטרונומית של החברה המלכותית.

לאחרונה, מישל מוכר בזכות מכתבו לקבנדיש, שפורסם ב-1784, על השפעת הכבידה על האור. מאמר זה התגלה מחדש בשנות ה-70 של המאה ה-20 וכיום הוא מוכר כמקדים מספר רעיונות אסטרונומיים שנחשבו לחידושים של המאה ה-20. מישל זוכה כיום לקרדיט על היותו הראשון שחקר את המקרה של גוף שמימי המסיבי מספיק כדי למנוע מאור לברוח (המושג של מהירות מילוט היה ידוע היטב באותה תקופה). גוף כזה, המכונה לעתים קרובות כוכב אפפל, לא היה גלוי ישירות, אלא ניתן לזיהוי על ידי תנועות של כוכב נלווה אם היה חלק ממערכת בינארית. הרדיוס המינימלי הקלאסי לבריחה בהנחה שהאור התנהג כחלקיקי חומר שווה מבחינה מספרית לרדיוס שוורצשิลድ ביחסות הכללית. מישל גם הציע להשתמש במנסרה כדי למדוד את מה שמודע כיום כהזזה אדומה כבידתית, ההחלשה הכבידתית של אור הכוכבים עקב הכבידה השטחית של המקור. מישל הודה שחלק מהרעיונות הללו לא היו מעשיים מבחינה טכנית באותה עת, אך כתב כי הוא מקווה שיהיו שימושיים לדורות הבאים. עד שמאמר של מישל התגלה מחדש כמעט שני עשורים מאחר יותר, רעיונות אלו הומצאו מחדש על ידי אחרים.

חיים אישיים

מישל היה אדם בעל "רוחב פס רחב באמונה דתית". הוא תואר על ידי בני דורו כ"אדם נמוך וקטן, בעל עור שחור, ושמן", והיה "מוערך כאדם מבריק מאוד, ופילוסוף מצוין". במהלך שנותיו בת'ורנהיל, הוא קיבל פנים מבקרים כולל בנימין פרנקלין (Benjamin Franklin), ג'וזף פריסטלי (Joseph Priestley), יאן אינגנהאוס (Jan Ingenhousz) והנרי קבנדיש (מגלה המימן). מישל כתב לפרנקלין ב-1767 ותאר את ביקורו הראשון בת'ורנהיל, "המקום שאמרתי לך שאני עומד לעבור אליו".

פריסטלי גר בבירסטול (Birstall) הסמוכה במשך זמן מה. בבית הקהילה של מישל ממול לכנסייה נפגשו פריסטלי ואינגנהאוס לראשונה. באותה פגישה הוצג ג'ון סמטון (John Smeaton) לבנימין פרנקלין וביחד הם ראו את התעלה שסמטון בדיוק סיים לבנות בקרבת מקום. מישל גם עזר לסמטון לשכתב את ספרו על המגדלור אדיסטון (Eddystone Lighthouse).

אשתו הראשונה של מישל הייתה שרה ויליאמסון (Sarah Williamson; 1727–1765), בתם של לוק ויליאמסון וסאטון הולמס, "עלמה בעלת הון ניכר", שאותה נשא ב-1764 אשר למרבה הצער מתה רק שנה לאחר מכן, ב-1765. ב-13 בפברואר 1773, בניוארק, נוטינגהמשייר, הוא נישא לאן ברקנוק (Ann Brecknock; 1736–1805), בתם של מתיו ואן ברקנוק מנוטינגהמשייר. היה להם ילד אחד, מרי, שנישאה לסר תומאס טורטון (Sir Thomas Turton) מלידס, בנו של ויליאם טורטון מקינגסטון ליסל, ברקשייר, וג'יין קלארק מהרטפורד, הרטפורדשייר.

אחיו הצעיר של מישל, גילברט, היה סוחר בלונדון שלימים גר עם מישל בת'ורנהיל, שבו שני האחים היו פעילים בנדל"ן מקומי, ורכשו נכסים רבים במערב ריידינג של יורקשייר.

מורשת

### הכרה

מישל לכונה אחד "המדענים הגדולים ביותר שאינם זוכים להערכה ראויה בכל הזמנים". האגודה האמריקאית לפיזיקה (APS) תיארה אותו כמי ש"הקדים כל כך את בני דורו המדעיים עד שרעיונותיו דעכו באלמוניות, עד שהומצאו מחדש יותר ממאה שנים מאחר יותר". האגודה ציינה שבעוד ש"הוא היה אחד המדענים המבריקים והמקוריים ביותר בזמנו, מישל נשאר כמעט בלתי ידוע כיום, בין היתר משום שעשה מעט כדי לפתח ולקדם את רעיונותיו פורצי הדרך". לדברי עיתונאי מדע אחר, "כמה פרטים מעבודתו של מישל ממש נשמעים כאילו נתלשו מדפי ספר לימוד אסטרונומי של המאה העשרים".

מישל תואר כמי שאולי היה בעל "היכולת הרחבה ביותר מכל פילוסוף טבע בריטי במאה השמונה עשרה: מיומן באותה מידה בניסוי ותצפית, תיאוריה מתמטית ומכשירים, תחום החקירה שלו היה היקום."

ביוגרפיות

מישל הוא נושא הספר Weighing the World: The Reverend John Michell of Thornhill (2012) מאת ראסל מקורמאך (Russell McCormmach).

פרסומים נבחרים

Observations on the Comet of January 1760 at Cambridge, Philosophical Transactions (1760)

- Conjectures Concerning the Cause and Observations upon the Phaenomena of Earthquakes, ibid. (1760)

- A Recommendation of Hadley's Quadrant for Surveying, ibid. (1765)

- Proposal of a Method for measuring Degrees of Longitude upon Parallels of the Equator, ibid. (1766)

- An Inquiry into the Probable Parallax and Magnitude of the Fixed Stars, ibid. (1767)

- On the Twinkling of the Fixed Stars, ibid. (1767)

- Michell, John (27 November 1783), "On the Means of Discovering the Distance, Magnitude, &c. of the Fixed Stars, in Consequence of the Diminution of the Velocity of Their Light, in Case Such a Diminution Should be Found to Take Place in any of Them, and Such Other Data Should be Procured from Observations, as Would be Farther Necessary for That Purpose. By the Rev. John Michell, B. D. F. R. S. In a Letter to Henry Cavendish, Esq. F. R. S. and A. S.", Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 74, The Royal Society: 35–57, Bibcode:1784RSPT...74...35M, doi:10.1098/rstl.1784.0008, ISSN 0080-4614, JSTOR 106576