סוונטה אוגוסט ארהניוס: האיש שחישב את ההתחממות הגלובלית
הוא הקדיש שנה מחייו לביצוע חישובים אריתמטיים ידניים — עשרות אלפי חישובים, ללא עזרת מכונה — כדי להשיב על שאלה שאיש לא שאל כראוי: מה קורה לטמפרטורה של כדור הארץ אם משנים את כמות הפחמן הדו-חמצני באוויר? התשובה שאליה הגיע בשנת 1896, כי הכפלת הכמות תחמם את כדור הארץ בכארבע מעלות צלזיוס, קרובה מספיק להערכות המודרניות עד כדי מבוכה. הוא גם סבר כי מדובר בדבר חיובי למדי.
עילוי אריתמטי בוויק
הוא נולד ב-19 בפברואר 1859 בוויק (Vik), סמוך לאופסלה, לסוונטה גוסטב ארהניוס, מודד קרקעות שהועסק באוניברסיטת אופסלה, ולקרולינה תונברג. בגיל שלוש הוא לימד את עצמו לקרוא. כשצפה באביו מנהל את ספרי החשבונות, הוא הפך לעילוי אריתמטי — מיומנות שתהיה חשובה יותר מאוחר יותר מכפי שאיש יכול היה לשער. הוא החל ללמוד בבית הספר המקומי של הקתדרלה בגיל שמונה, ישירות לכיתה ה', וסיים את לימודיו בשנת 1876 כתלמיד הצעיר והמוכשר ביותר במוסד.
אוניברסיטת אופסלה אכזבה אותו. הוא לא חיבב את הוראת הפיזיקה ולא גילה סבלנות כלפי הכימאי פר תיאודור קלבה (Per Teodor Cleve), ובשנת 1881 עבר לסטוקהולם כדי לעבוד במכון הפיזיקלי של האקדמיה השוודית למדעים תחת אריק עדלונד (Erik Edlund).
הדיסרטציה שכמעט נכשלה
בשנת 1884 הוא הגיש תזה בת מאה וחמישים עמודים על מוליכות אלקטרוליטים, שהכילה חמישים ושישה תזים נפרדים. טענתה המרכזית הייתה כפירתית: כאשר מלח מתמוסס במים הוא מתפצל מעצמו לחלקיקים טעונים — יונים — הנוכחים בתמיסה ללא קשר לשאלה אם זרם חשמלי עובר דרכה. פאראדיי (Faraday) סבר כי האלקטרוליזה היא שיוצרת את היונים מלכתחילה. ארהניוס טען כי הם כבר נמצאים שם.
הבוחנים שלו, וביניהם קלבה, לא התרשמו. הדיסרטציה דורגה בדרגה רביעית, ששודרגה לדרגה שלישית לאחר שהגן עליה — ציון שבפועל סגר בפניו את הדלת לקריירה אקדמית. רוב חמישים ושישה התזים נחשבים כיום לנכונים, עם שינויים קלים בלבד.
הוא שלח עותקים לחו"ל. רודולף קלאוזיוס (Rudolf Clausius), וילהלם אוסטוולד (Wilhelm Ostwald) ויאקובוס הנריקוס ואן 'ט הוף (Jacobus Henricus van 't Hoff) קראו אותם והתרשמו עמוקות. אוסטוולד נסע לאופסלה באופן אישי כדי להציע לו עבודה בריגה. ארהניוס דחה זאת — אביו היה חולה מאוד והלך לעולמו ב-1885 — אך מענק נסיעות אפשר לו לצאת לדרך, לעבוד עם אוסטוולד בריגה ובלייפציג, פרידריך קולראוש (Friedrich Kohlrausch) בווירצבורג, לודוויג בולצמן (Ludwig Boltzmann) בגראץ, וואן 'ט הוף באמסטרדם. זו הייתה הכשרה טובה בכימיה פיזיקלית כפי שהייתה קיימת בכל מקום אחר, והוא הרכיב אותה מתוך דחייה.
המשוואה והפרס
בלייפציג ב-1889, בעבודה לצד אוסטוולד, הוא הפיק את הנוסחה הנושאת את שמו. משוואת ארהניוס מתארת כיצד קצב התגובה הכימית תלוי בטמפרטורה ובאנרגיית שפעול — המחסום שמולקולות חייבות לצלוח לפני שהן יכולות להגיב כלל. זוהי אחת מקשרי היסוד של הקינטיקה הכימית, המשמשת מדי יום החל מתכנון תהליכים תעשייתיים ועד להערכת חיי המדף של תרופות.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →הוא הפך למרצה במכללה האוניברסיטאית של סטוקהולם ב-1891, לפרופסור לפיזיקה ב-1895 על אף התנגדותם של כמה מעמיתיו, ולרקטור ב-1896. בשנת 1903 הוענק לו פרס נובל לכימיה על תורת הדיסוציאציה האלקטרוליטית — תורת היונים שהבוחנים באופסלה דירגו בדרגה רביעית. הוא היה חתן פרס נובל הראשון של שוודיה.
שנה של חשבון
המאמר מ-1896, "על השפעת החומצה הפחמתית באוויר על טמפרטורת הקרקע", הוא זה שהאפיל עליו. ארהניוס ביקש לדעת אם תנודות בפחמן דו-חמצני אטמוספרי יכולות להסביר את עידני הקרח. הוא לקח את מדידותיו של סמואל לאנגלי (Samuel Langley) על עוצמת אור הירח, שנערכו בין 1885 ל-1887, והשתמש בהן כדי להסיק עד כמה אדי מים ופחמן דו-חמצני סופגים חום. לאחר מכן חישב טמפרטורות ולחות ממוצעות ברחבי הגלובוס, וחישב מה יקרה ב-67, 150, 200, 250 ו-300 אחוזים מרמת הפחמן הדו-חמצני של ימיו. העבודה גזלה ממנו שנה של חישוב ידני.
מסקנתו הייתה כלל אצבע המצוטט עד היום: אם כמות החומצה הפחמתית עולה בטור גיאומטרי, הטמפרטורה תעלה בטור אריתמטי כמעט. הוא מצא שהכפלת הפחמן הדו-חמצני תחמם את כדור הארץ בערך ב-4°C; הכפלה פי ארבעה, בכ-8°C. הוא התבסס על פורייה (Fourier), פוייה (Pouillet) וטינדל (Tyndall), אך היה הראשון להפעיל כימיה פיזיקלית על המספרים.
המאמר מ-1896 עצמו מיעט לעסוק בשריפת פחם. זה הופיע בספרו הפופולרי עולמות בהתהוות (Worlds in the Making, 1908), שבו העריך כי פליטות אנושיות גדולות מספיק כדי לחמם את כדור הארץ — ובירך על האפשרות. התחממות, טען, תמנע את עידן הקרח הבא ותשפר יבולים בצפון הקר. עליית מפלס הים אינה מופיעה ברישומיו.
האימפריה ושימושיה
החל מ-1901 הוא כיהן באקדמיה המלכותית השוודית למדעים, ולמשך שארית חייו בוועדת נובל לפיזיקה ולמעשה גם בוועדת הכימיה. הוא השתמש בתפקיד: הוא קידם בני ברית לעבר פרסים ופעל לחסימת יריבים. ב-1905 ייסד את מכון נובל למחקר פיזיקלי בסטוקהולם וניהל אותו עד פרישתו ב-1927.
סקרנותו המאוחרת נדדה. הוא פנה לכימיה פיזיולוגית והראה שתגובות ברקמות חיות מצייתות לאותם חוקים של תגובות במבחנה; הרצאותיו בקליפורניה ב-1904 על רעלנים ונוגדי-רעלנים הפכו לספרו אימונוכימיה (Immunochemistry, 1907). הוא כתב על עידני קרח ואסטרופיזיקה, והעלה את השערת הפנספרמיה, לפיה חיים עשויים לרחף בין כוכבי לכת כנבגים. באופן מעורר פחות כבוד, הוא ישב במועצת החברה השוודית להיגיינה גזעית, שנוסדה ב-1909 — שיוך שראוי שייכלל בכל דין וחשבון ישר עליו.
מדוע סוונטה מכונה גאון
המקרה אינו נובע בעיקרו מאינטליגנציה גולמית אלא מעצמאות שיפוטית שהחזיקה מעמד מול פסיקות מוסדיות. תורת היונים סווגה בדרגה רביעית על ידי כימאים מקצועיים והתבררה כנכונה; אוסטוולד, ואן 'ט הוף וקלאוזיוס ראו מיד את מה שאופסלה לא יכלה לראות, וועדת נובל הסכימה 19 שנים לאחר מכן. זהו דבר נדיר להיות צודק לגביו, אל מול התנגדות כה רבה של מומחים, בגיל עשרים וחמש.
עבודת האקלים מציגה יכולת אחרת: סבלנות מסוג שכמעט לאיש כיום אין. לא היה טריק רעיוני במאמר מ-1896 — מנגנון החממה תואר על ידי פורייה ונמדד על ידי טינדל. מה שארהניוס סיפק היה הנכונות לטחון שנה של חישובים ידניים כדי להמיר אפקט איכותני למספר, ונתון הרגישות שהשיג קרוב באופן מפתיע למה שמחשבי-על מייצרים כיום.
טיעון הנגד משמעותי. הערכת האקלים שלו הייתה בחלקה בת מזל: היא נשענה על נתוני אור הירח של לאנגלי ועל פישוטים שמדענים מאוחרים דחו, ובמשך עשורים הקונצנזוס ביטל את תוצאותיו כגולמיות מכדי לתת בהן אמון. פרשנותו לגבי משמעות ההתחממות הייתה שגויה — הוא חשב שזה מועיל. והתנהלותו בוועדת נובל הייתה סיעתית, ומעורבותו בהיגיינה גזעית מבישה. הוא היה מחשב רב-עוצמה והוגה עקשן במיוחד; המילה גאון מתאימה לסירובו לקבל פסיקה גרועה יותר מאשר לכל הברקה רגעית בודדת.
חיים שלאחר המוות
הוא הלך לעולמו באופסלה ב-2 באוקטובר 1927 ממחלת מעיים חריפה. הכבוד וההוקרה הגיעו אליו בשפע לפני כן: מדליית דייווי (Davy Medal) ב-1902, פרס וילארד גיבס (Willard Gibbs Award) הראשון ב-1911, הרצאת פאראדיי ב-1914, מדליית פרנקלין ב-1920, וחברות זרה בחברה המלכותית ב-1910.
מכתשים על הירח ומאדים נושאים את שמו, וכך גם ארהניוספיאלט (Arrheniusfjellet) בסבאלברד ומעבדות ארהניוס באוניברסיטת סטוקהולם. ובצירוף מקרים שלא נעלם מעיני איש, אביה של פעילת האקלים גרטה תונברג (Greta Thunberg), סוונטה תונברג, נקרא על שם ארהניוס, בן דוד בשושלת המשפחתית.