319 שנה להולדתו של דניאל ברנולי – החוקר רב הפעלים שסקרנותו לגבי זרימת הדם בעורקים הפכה אותו לאבי ההידרודינמיקה

סיפור חייו של המדען השוויצרי דניאל ברנולי (Bernoulli) הוא חומר לטלנובלה מסועפת. הוא היה חוקר רב פעלים, מהבולטים בדורו, שתרם רבות למתמטיקה, לפיזיקה, לאסטרונומיה ולכלכלה. יש להניח שכל בן כל כך מוצלח היה מסב גאווה להוריו, אך ברנולי סבל מקשר בעייתי וטעון עם אביו, שהיה גם הוא מתמטיקאי דגול, ומערכת היחסים בין השניים הייתה רוויה יריבות, קנאה ולבסוף נתק מוחלט.

דניאל ברנולי נולד ב-8 בפברואר 1700 למשפחת ברנולי המפורסמת, שהביאה לעולם מתמטיקאים גדולים רבים. דודו היה יאקוב ברנולי, שנחשב לאבי תורת ההסתברות. אביו, יוהאן, היה ממפתחי החשבון האינפיניטסימלי, שכיהן כפרופסור באוניברסיטת חרונינגן בהולנד. מובן, אם כן, שרף הציפיות במשפחה היה גבוה במיוחד, ודניאל אכן הפגין יכולות מרשימות מגיל צעיר.

למרות זאת, אביו לא רצה שילך בעקבותיו, שכן סבר שאין פרנסה במתמטיקה, ודחף אותו לקריירה בעולם העסקים. דניאל התמרד, התעקש על מתמטיקה ואביו התרצה ולימד אותו את רזי החשבון הדיפרנציאלי והפיזיקה. במקביל עשה ברנולי הבן דוקטורט ברפואה באוניברסיטת בזל בשוויץ, מסלול מקובל לתלמידים מבריקים. את עבודת הדוקטורט הוא כתב על הפיזיקה של מנגנון הנשימה, הרבה בזכות הכלים שרכש מאביו.

בגיל 25 התקבל ברנולי למשרת פרופסור בסנקט פטרבורג שברוסיה, לצד לנרד אוילר, מגדולי המתמטיקאים בהיסטוריה. השילוב של החוש יוצא הדופן של ברנולי לסוגיות פיזיקליות עם הכישורים המתמטיים של אוילר איפשר לשניים לבצע יחד מחקרים פורצי דרך. הם פיתחו תיאוריות בעלות השלכות מעמיקות בכל תחומי הפיזיקה וההנדסה. בין השאר הם ניסחו משוואות שמתארות את אופן תנועתם של גופים מתנודדים, כגון מיתרי כינור. תיאוריה אחרת שפיתחו, שנקראת תורת הקורות של אוילר-ברנולי, תיארה את המכניקה של קורות והיא משמשת עד היום בהנדסת מבנים ובהנדסת מכונות.


מכלי דם עד כלי נגינה, מאניות ומטוסים ועד הנדסת מבנים. דניאל ברנולי | מקור: Science Photo Library
 

עקרון ברנולי

בסנקט פטרבורג כתב ברנולי גם את עבודתו החשובה ביותר, הספר "הידרודינמיקה" שפרסם בשנת 1738. ברנולי עסק בו באופן שבו נוזלים זורמים, נושא שעניין אותו עוד מלימודי הרפואה כשניסה להבין איך הדם זורם בעורקים. לימים הפכה כותרת הספר לשם הענף בפיזיקה העוסק בזרימת נוזלים.

ב"הידרודינמיקה", הוא ניסח את העיקרון שידוע היום כעקרון ברנולי, שלפיו ככל שנוזל זורם מהר יותר במערכת סגורה, כך הלחץ שלו יורד. התיאוריה נוסחה תחילה עבור נוזלים, כגון דם בעורקים, אך היא תקפה גם לזרימה של גזים, כמו אוויר. העיקרון הזה היה הבסיס להמצאות טכנולוגיות רבות, כגון המאייד (קרבורטור) במנוע מכונית, או מדי מהירות של מטוסים. היסודות שהניח ברנולי העניקו לאנושות הבנה כללית של זרימה, ובעזרתם שוכלל השיט הימי במאה ה-18, ובהמשך פותחה התעופה המודרנית, שכן הפרשי הלחצים סביב הכנפיים הם העיקרון שמחזיק את המטוס באוויר.

עבודתו הגדולה ביותר העומדת בבסיסן של המצאות וטכנולוגיות רבות. הידרודינמיקה | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל
עבודתו הגדולה ביותר העומדת בבסיסן של המצאות וטכנולוגיות רבות. הידרודינמיקה | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

קצר משפחתי

יחסיו המורכבים של ברנולי עם אביו עלו על שרטון בשנת 1734, בעקבות מלחמת אגו מצערת. השניים הגישו מועמדות בנפרד לפרס של האקדמיה למדעים בפריז על עבודות שונות, והוועדה החליטה להעניק להם את הפרס יחד. האב יוהאן, זעם על כך שהועמד בשורה אחת עם בנו ותלמידו, וניתק את הקשר עמו.

הצעד הזה כנראה לא היה יוצא דופן במשפחת ברנולי, שידעה לא פעם יריבויות מרות בין בניה המבריקים. על פי המעט הידוע נראה שדניאל דווקא עשה מאמצים לשקם את היחסים עם אביו, אך ללא הועיל. הפיצוץ הסופי הגיע כמה שנים לאחר מכן, כשהאב פרסם ספר בשם "הידראוליקה" וזייף את תאריך הכתיבה שלו כך שיהיה קודם ל"הידרודינמיקה" של בנו, במטרה לנכס לעצמו את הישגי בנו ולהציג את ספרו פורץ הדרך כגניבה.

קשה לדעת מה דחף מדען מבוסס לבצע מעשה כזה, אך יש להניח כי מסכת הלחצים שהייתה כרוכה בתחרות בתחום באותה התקופה השפיעה עליו מאוד. אפשר רק לדמיין את הרגשות העזים שליוו את האב ואת הבן ביריבות הזאת, שנמשכה עד למות האב ב-1748.

ברנולי היה פעיל בהרבה תחומים במדע, ויש מי שטוענים כי פעמים רבות זה הפריע לו למצות את מחקריו עד תום. ב-17 במרץ 1782 הוא הלך לעולמו בבזל, בתום קריירה ארוכה ומסועפת. הישגיו זיכו אותו בהוקרה רבה בחייו, ובכלל זה עשר זכיות בפרסי האקדמיה למדעים של פריז. הוא פיתח תיאוריות שהיו לאבני דרך בתחומים רבים, ובכלל זה מכניקה, תרמודינמיקה והידרודינמיקה – ולעבודותיו היו השלכות מרחיקות לכת שאנו רואים סביבנו היטב גם כיום, במאה ה-21.