סטרובוסקופ

עצירת הקסם

הרבה מעשי קסמים מסתמכים על חוסר יכולתנו לעקוב אחר ידיו של הקוסם. חוש ראייה שלנו מפותח להפליא ורגיש במידה מפתיעה, אבל בכל זאת יש לו מגבלות משלו. אם משהו הוא קטן מאוד, דרוש לנו מיקרוסקופ כדי לראותו. אם משהו הוא רחוק מדי, אנחנו משתמשים בטלסקופ. ואם אותו משהו נע במהירות גדולה מדי, אנחנו יכולים להשתמש בסטרובוסקופ שהוא מכשיר השולח אור בהבזקים שנותן תחושה של עצירת התנועה כדי ליצור תמונה, או סדרת תמונות, של עצם הנע במהירות.

הפרדוקס של זנון

זנון, פילוסוף ביוון העתיקה, העלה לראשונה את הרעיון שחץ נע נמצא, בכל רגע נתון, בנקודה מסוימת; והוא שאל כיצד ייתכן אפוא שהחץ עף באוויר בתנועה חלקה. הפתרון ל"פרדוקס של זנון" נמצא רק עם גילוי החשבון האינפינטיסימלי במאה ה-17, על ידי ניוטון ולייבניץ. הם פיתחו את הרעיון שתנועה במקטעים קטנטנים כמעט אפסיים, "אינפיניטיסימליים" המתרחשת במהירות אינסופית בכל מקטע יכולה להסתכם לתנועה חלקה בעלת מהירות סופית.

לירות בתפוחים

בכל מקרה, גם אם עצם נע במהירות גבוהה מאוד, הוא אכן נמצא בנקודה מסוימת בכל רגע נתון, ואפשר לצלם אותו על ידי כך שפותחים את עדשת המצלמה למשך פרק זמן קצר דיו – אם יש מספיק אור – או שפותחים את העדשה באור חלש ואז מבזיקים אור חזק על העצם למשך זמן קצר מאוד, לפני שסוגרים את העדשה. צילומים מרשימים רבים נעשו בטכניקה זו של הבזקי צילום: כדור רובה הפוגע בתפוח ועובר דרכו, בלון מתפוצץ, של הנתזים הנוצרים כאשר טיפה נופלת לתוך שלולית חלב.

סוסים מעופפים

ואם חוזרים פעמים רבות, בזו אחר זו, על פעולה זו של צילום הבזק – הופכים אותה לסטרובוסקופית – אפשר לצלם סדרה של תמונות העוקבות אחר מהלך התנועה כולה. לפני מאה שנה יצר הצלם אדווארד מייברידג' צילומים כאלה של אנשים הולכים, רצים וזורקים חפצים, ושל סוסים בסגנונות דהירה שונים. לפני שצילם תמונות אלה לא ידע איש באיזה סדר מניע סוס את רגליו כאשר הוא מטופף או דוהר, והאם, למשל, ישנם רגעים שבהם כל ארבע הרגליים נמצאות באוויר. עיון בסדרת התמונות מראה שאכן כשהסוס דוהר ישנם מצבים שהוא אינו נוגע באדמה.

לראות הוא להאמין

האם אפשר איכשהו לראות ישירות, ולא רק לצלם, תנועה מהירה? אחת החולשות של העין האנושית – או אולי דווקא אחד מיתרונותיה, תלוי איך מסתכלים על כך – היא שלאחר התבוננות בתמונה בהירה העין משמרת בתוכה "תמונה מושהה" למשך פרק זמן קצר. זוהי התכונה אותה מנצלת טכנולוגיית הקולנוע. סרט מוקרן הוא למעשה סדרה של תמונות בודדות המוקרנות בזו אחר זו כשביניהן פרקי זמן קצרים של חשיכה. מאחר שמערכת הראייה שלנו "משמרת" את התמונות ואנו ממשיכים לראות אותן במשך פרקי החשיכה הנמשכים כ-1/100 השנייה, אנו "רואים" תנועה רציפה ולא אוסף תמונות בדידות.

על אריות ואימהות

בגלל מגבלה של חוש הראייה שלנו, כאשר עצם נע בסרט, התמונות העוקבות משתנות ב"קפיצות" אבל לנו נדמה שהן רציפות. מערכת הראייה שלנו "מתגברת" על הקטוע בזמן. "חולשה" אחרת של מערכת הראייה גורמת לכך שנראה תנועה מקוטעת במרחב כאילו היא חלקה ורציפה. זוהי תכונה ברמת התפתחות גבוהה של מערכת הראייה שלנו, והיא קרויה "תנועה כביכול". נטייתנו לראות תנועה מקוטעת במרחב כחלקה נובעת כנראה מהבנתנו שאם אריה נעלם מאחורי עץ וזמן קצר אחר כך מופיע אריה מצידו השני של העץ, זהו קרוב לוודאי אותו אריה שנע בתנועה חלקה מאחורי העץ. הבנה זו, ייתכן שהיא תורשתית, או שאולי היא נלמדת בתקופת הינקות ממשחקים כמו "קוקו" (פניה של האם נעלמים מאחורי מסך ואז מופיעים שוב, לקול צהלתו של התינוק).

סרטים מוקדמים

למעשה, הסרטים הראשונים היו קופצניים משום שהמצלמות והמקרנות לא יכלו לצלם בקצב גבוה דיו הדרוש כדי לשכנע את העין כי לפניה תנועה רציפה. אפשר לראות דברים מצחיקים מאוד כאשר מתבוננים בבני אדם רצים ורוקדים כשמאירים אותם בהבזקי אור בהיר פעמים אחדות בשנייה! (לפעמים פעולה זו עשויה להיות מסוכנת. הדבר נכון בעקר לחולים במחלת הנפילה, משום שהתדירות הזאת של הבזקי האור עלולה לגרום להתקף.)

לשים מעצורים

רוב המכונות המודרניות מסתובבות – מנועים, מחוללים, מערכות הילוכים, גלגלים – בשל הסיבה הפשוטה שסיבוב הוא סוג התנועה המפעילה את הלחץ המזערי על חיבורים ומיסבים. (גלגלים היו יכולים להיות יעילים בהרבה מרגליים בהעברת אדם, או בעל חיים, ממקום למקום – לפחות על קרקע חלקה. האם העובדה שאין לנו גלגלים היא "כישלון" של האבולוציה?) מרבית סיבובי המכונות מהירים מכדי שנוכל לראותם, ובוודאי שאיננו יכולים למנות את הסיבובים בעזרת הראייה בלבד. אבל אפשר "לעצור" כל סיבוב, ולמדוד את מהירותו, בעזרת סטרובוסקופ. התקן זה פולט הבזקי אור חזק בזה אחר זה בקצב שאפשר לשנותו בעזרת חוגה. אם מקרינים את האור לעבר עצם מסתובב, גלגל למשל, ומשנים את קצב ההבזקים, מגלים כי בקצב מסוים אחד הגלגל מופיע במלואו ונראה כאילו עומד במנוחה. זה המצב כאשר האור מבזיק בכל פעם שהגלגל משלים סיבוב אחד. הגלגל מואר כשהוא תמיד באותו מצב, והעין מתעלמת* בשל אפקט "התמונה המושהה", בדיוק כמו בסרטים. ואז קצב ההבזקים שווה בדיוק לקצב הסיבוב. ישנן גם דרכים אחרות למדידת מהירות סיבוב, אבל דרך זו היא מדויקת ואלגנטית במיוחד! (למעשה, אשליית "הקפיאה במקום" היא כה חזקה, עד שאנו עלולים להתפתות לגעת בגלגל – רעיון גרוע!)

אם מגבירים מעט את קצב ההבזקים, כל הבזק תופס את הגלגל במצב שבו הוא קצת "אחרי" המצב שבו היה בהבזק הקודם, והגלגל נראה כאילו הוא מסתובב באיטיות בכיוון ההפוך! זהו הבסיס למה שנקרא "אפקט גלגל העגלה". במערבונים, גלגלי העגלות בעלי החישורים נראים לפעמים כאילו הם מסתובבים אחורה. דבר זה קורה כאשר המצלמה תופסת את הגלגלים בכל פעם שהם מסתובבים קצת פחות מן המרחק בין שני חישורים סמוכים.

ידיים קפואות

אף כי המשמעות המילולית של סטרובוסקופ (מילה שמקורה יווני) היא "להתבונן במשהו מסתובב", ניתן "להקפיא" באמצעות הסטרובוסקופ כל תנועה החוזרת על עצמה. נוסף על גלגל העגלה נמצאים במוזיאון עוד שני מוצגים סטרובוסקופיים מהממים. באחד, ניתן "לעצור" טיפות מים הנופלות בנחת מתוך מרזב, או לגרום לכך שייראו כאילו הן עולות באיטיות למעלה, בעזרת הארה סטרובוסקופית. באחר, המבקר מניע את ידו במהירות הלוך ושוב על פני תא פוטואלקטרי. בכל פעם שהיד עוברת על פני התא, מאיר אותה הבזק אור. המבקר חש את ידו מתנדנדת בפראות ורואה אותה קבועה במקומה – הרגשה מוזרה ביותר!

אל תאמינו לכל מה שעיניכם רואות!