גוף האדם כמנוע

ריקשות הנגררות על ידי קולי, אופניים שדוושותיהם מונעות על ידי רגליים, או גלגיליות ההופכות את דחיפות הרגליים לתנועות החלקה, הם מכשירים המניפים ומשפרים את ניצול כוח האדם לשימושי תחבורה. ההשוואה בין ה-“מנוע האנושי” למנועים המכניים מעוררת חומר למחשבה.

 הטבע והטכנולוגיה

הידע ההנדסי שהצטבר בעולם ויישומיו המעשיים מרשימים ביותר, אך ככל שהתרבות האנושית צוברת ידע ומשפרת את יכולתה הטכנולוגית מעמיקה הפליאה נוכח המנגנונים המשוכללים הפועלים בטבע. עוד לא נמצא יצור טבעי שנולד עם גלגלים הנעים על משטחים סלולים, אך מנגנוני תנועה טבעיים מורכבים עשרות מונים מתוצרי ההנדסה האנושית, גם כאשר מדובר בתנועת זחל על גחונו, ראשן המתקדם בעזרת זנבו, שחייתו של דג, או מעופו של זבוב. על כך נאמר, (משלי, פרק ל’, כ”ד – כ”ח): “ארבעה הם קטני ארץ, והמה חכמים מחכמים. הנמלים, עם לא עז, ויכינו בקיץ לחמם. שפנים, עם לא עצום, וישימו בסלע ביתם. מלך אין לארבה, ויצא חצץ כולו. שממית בידים תתפש, והיא בהיכלי מלך.” כוחה ומהירותה של מכונית רב משל אצן, אך רגלי אדם מעניקות לו אפשרויות רבות כמו קיפוץ, דילוג, הליכה על חולות טובעניים, ירידה בגאיות או טיפוס על סלעים. הטבע סיפק לאדם השראה רבה – כך לדוגמא, ציפורים וחרקים מעופפים הם מקור ההשראה לטכנולוגיות תעופה ועכבישים לבניית גשרים – אך הטכנולוגיות האנושיות מרוחקות מנפלאותיו של הטבע, ועל כך נאמר, (משלי, פרק ל’, י”ח – י”ט): “שלשה המה נפלאו ממנו, וארבעה לא ידעתים. דרך הנשר בשמיים, דרך נחש עלי צור, דרך אניה בלב ים ודרך גבר בעלמה.”

כשהאדם הקדמון לקח לידו מקל והחל להשתמש בו הוא יצר מנוף שהכפיל ומיקד את כוחו, וכשהתגלה הגלגל, הונף כוחו של האדם לנוע. מימי קדם הגלגל סייע להעברת מטענים כבדים, וכשנכבשו דרכים השימוש שנעשה בגלגל גבר להנעת מטענים ואנשים למרחקים גדולים יותר, במהירויות גבוהות יותר ולניצול משופר של מקורות האנרגיה שהושקעו בתנועה. האדם הצליח לרתום לגלגל את כוחם של בעלי חיים שביית ומאוחר יותר השכיל לבנות ולרתום לשירותי התחבורה מנועים המתרגמים אנרגיה כימית לאנרגיה מכנית. למרות היתרונות הרבים של המנועים המכניים, שהמשיכו להשתכלל, לא פסק שכלולם של האמצעים שבכוחם למנף את כוח האדם לתנועה. הריקשה הסינית שנגררה על ידי סבל אנושי נכחדת מהעולם לטובת ריקשות ממונעות וכלי רכב, אך מכשירי תנועה המונעים בכוח האדם – כמו אופניים, קורקינטים, גלגיליות או לוחות החלקה – לא רק שלא פסו מהעולם, אלא חזרו להיות אופנתיים. השימושים האופנתיים בכוח אדם להנעה לא ממוקדים במטרות תחבורה, אלא בתרבות ספורט ופנאי, אך הם מנציחים מסורת מהעבר ומגלמים הזדמנויות לעתיד.

השוואה בין גוף האדם לבין מנוע מכני ככזה חסרת משמעות – גוף חי שונה לגמרי ממערכת מכנית וכולל מערכות ותכונות רבות שאינן נמצאות במכונה, כמו חשיבה, רגשות או חושים. את השגיאה של השוואה בין תיקון מכני לתיקון ביולוגי עשה מכונאי הרכב שפגש מנתח לב ידוע והתרברב בפניו, “תראה דוקטור אתה פותח את הגוף ואני פותח ראש מנוע, אתה מחליף שסתומים, גם אני, אתה שותל קפיצים וגם אני, אתה עושה מעקפים ואני מחליף צינורות פגומים, אז מה ההבדל בינינו?” “פשוט מאד”, השיב הרופא, “אני מתקן את המנוע כשהוא פועל.” ההשוואה האבסורדית בין מנוע מכני ל-“מנוע אנושי” יכולה לשרת מטרות לוואי, כמו המחשת כוח האדם וסגולותיו, גירוי מחשבות של מי ששוקל לבחור בין נסיעה ברכב מנועי או למנף את כוחו בעזרת אופניו, או השראה למי שמתכוון לחפש רעיונות יצירתיים על ידי התבוננות בטבע.

“הדלק”

מנועי בעירה זקוקים למקור אנרגיה כימי המשמש עבורם כדלק מניע המומר לאנרגיה מכנית. הדלקים המנועיים הנפוצים הם דלקים מאובנים העוברים תהליכי זיקוק, אך בשנים האחרונות העולם תר אחר דלקים נוספים כמו דלקים המופקים מהצומח או מהחי. עולם החי זקוק גם כן למקורות אנרגיה, אלא שדלקים מאובנים יכולים לשמש מקורות אנרגיה לבקטריות מסוימת, אך הם רעילים למרבית בעלי החיים, כולל האדם. מקורות האנרגיה לגוף האדם לקוחים מהחי והצומח, והגוף בתהליכים מטבוליים משמש “בית זיקוק” משוכלל המפרק את מקורות האנרגיה לגורמים, משתמש בחומרים הרצויים, אוגר חלק מהם ברקמות, ומסלק את העודפים ואת הפסולת. הגוף מסוגל לאגור מקורות אנרגיה ברקמות שרירים או שומן, כאשר הרקמות השריריות מנצלות בעיקר חלבונים ופחמימות, ואילו רקמות שומן אוגרות אנרגיה בעיקר משומנים ופחמימות.

“הספק המנוע”

במנועי בעירה פנימית השימוש באנרגיה נעשה באופן גס על ידי פיצוצים רצופים המניעים בוכנות וגלגלי תנופה. בגופם של בעלי החיים מקורות האנרגיה ממוינים באופן עדין לקבוצות שונות, כמו פחמימות, שומנים וחלבונים, שלכל אחת מהן ייעוד שונה. במנועי בעירה הספק המנוע גובר ככל שריכוז הדלק באוויר הנכנס לבוכנות גבוה יותר. את הגברת ריכוז הדלק באוויר ניתן להשיג ברכב מנועי על ידי לחיצה על דוושת הדלק, המכניסה יותר דלק למנוע, או על ידי משיכת המשנק, המקטינה את כמות האוויר. בגוף האדם פועלים מנגנונים אחרים לגמרי וקיים הספק שונה לסוגי פעילות שונים. גוף האדם מסוגל לספק הספק עבודה נמוך יחסית לאורך זמן תוך כדי צריכת חמצן ויצירת חומצות חלב הדרושות לפעילות השרירים, – “פעילות אירובית, לקטית”. הגוף מסוגל לבצע פעילות בעלת הספק גבוה יחסית במשך זמן קצר ללא צריכת חמצן, אך תוך כדי יצירת חומצות חלב – “פעילות אנאירובית, לקטית”, או לספק הספק יחסי גבוה לזמן קצר ללא צריכת חמצן וללא יצירת חומצות חלב – “פעילות אנאירובית”. הפעילות בעלת ההספק הנמוך לאורך זמן משרתת את הפעולות השגרתיות, תוך כדי חידוש חומצות החלב והספקת החמצן, ואילו ההספק הגבוה נדרש למשימות קצרות ומיוחדות. כאשר הגוף עורך מאמץ קצר בהספק גבוה הוא מסוגל לגמור את מלאי חומצות החלב, ולהידרש למנוחה עד לחידוש המלאי.

מנוע מכני אינו צורך אנרגיה כשהוא אינו פועל. גוף חי צורך אנרגיה כל העת ומערכות הגוף ממשיכות לפעול בעוצמות שונות גם במצב מנוחה או שינה, אך לגוף יכולת לווסת את הצריכה בהתאם לעוצמת פעילותו. בהשוואה למכונות או לכלי רכב מנועיים ההספק שמספקים שריריו של אדם אינו גבוה. אדם בוגר ממוצע מסוגל בעזרת כוח שריריו ליצור הספק של כעשירית כוח סוס באופן רצוף במשך מספר שעות, ואילו אתלט בעל כושר גופני גבוה במיוחד יכול להגיע להספק רצוף של כחצי כוח סוס. הספק זה אינו מרשים בהשוואה לכלי רכב מקובלים המגיעים להספקים של עשרות כוחות סוס.

“מנוע לומד ומשתפר”

מכונאי רכב נוהגים לומר כי מנוע “נפתח” אחרי הרצה של אלפי קילומטרים, וכוונתם היא כי המנוע משפר את ביצועיו לאחר פרק זמן של נסיעה, כנראה משום ששמן המנוע מתפזר בין חלקיו, האטימה משתפרת וחלקי המנוע נשחקים כתוצאה מפעילות ומניבים פעולה מיטבית מזו של מנוע חדש. לאורך זמן מנועים מכניים סובלים מבלאי וזקוקים במשך חייהם לתיקונים ושיפוצים.

בגוף האדם פועלים מנגנונים מופלאים של “למידה והשתפרות” השונים לחלוטין מהמנועים המכניים. פעילות גופנית סבירה ומתמדת המאמצת את השרירים, לא רק שאינה פוגמת בגוף, אלא משפרת את כושרו פי כמה, ומנגד, אורח חיים בטלני מנוון את מערכות הגוף, ועלול לגרום להם נזקים. לגוף פעיל יש יכולת להפוך רקמות שומן לרקמות שריר, לחזק את רקמות השרירים והעצמות, לשפר את יעילות ניצול האנרגיה בגוף, את כושר ספיגת החמצן, את תהליכי היווצרות חומצות החלב ובכלל את תפקודי הגוף והנפש. באופן מנוגד, גוף לא פעיל נוטה לצבור רקמות שומן עודפות, לחץ הדם שבו עלול לעלות, והוא עלול לפתח מחלות שונות, ובהן מחלות לב וכלי דם, סוכרת, סרטן, השמנת יתר, מחלות מפרקים, דלדול עצם, חרדה ודיכאון.

“יעילות אנרגטית”

המדד העיקרי המקובל לבחינת יעילות האנרגיה של כלי תחבורה הוא כמות הדלק הנצרכת כדי להניע אותו למרחק נתון, או באופן ביטוי אחר, המרחק שניתן להניע אותו באמצעות כמות דלק נתונה. מדד זה נבחן בישראל במונחים של מספר הקילומטרים שכלי הרכב יכול לעבור כשהוא צורך ליטר דלק, והוא משתנה בהתחשב במשתנים שונים, ובהם סוג הרכב, הרגלי נהיגה או תנאי הנסיעה. מכונית משפחתית מודרנית מקובלת הנוסעת על כביש מהיר במהירות של כתשעים קמ”ש יכולה לגמוע מרחק של כ – 9 עד 14 קילומטרים באמצעות צריכה של ליטר דלק אחד.

מכיוון שבליטר דלק יש כ – 7,640 קילו-קלוריות, ניתן לשאול כמה קילומטרים יכול לעבור אדם שיוזן בכמות אנרגיה השווה לזו המצויה בליטר דלק? יעילות ניצול האנרגיה האנושית ניתנת למדידה והיא משתנה מאדם לאדם, ואצל אותו אדם בגילים שונים ובתנאי כושר גופני שונים. יעילות האנרגיה האנושית תלויה בגורמים שונים כמו מין, משקל הגוף, מבנה הגוף, נתונים גנטיים, מזון, כושר גופני או תנאי הסביבה. חוקרים שביקשו לקבל קנה מידה אנושי ליעילות צריכת אנרגיה גילו כי אדם בוגר בעל כושר גופני ממוצע יכול ללכת מרחק של כ – 100 קילומטרים, או לרכב על אופניים מרחק של כ – 277 קילומטרים כשהוא מנצל כמות מזון המכילה כ – 7,000 קילו-קלוריות, שערכה האנרגטי הוא כשל ליטר דלק.

לכאורה, במדדי יעילות אנרגיה של קילומטר/ליטר, גוף האדם יעיל מאד בהשוואה לרכב מנועי. אך יש לצנן את המסקנה משני טעמים – ראשית, רכב מנועי נוסע במהירות גבוהה הרבה יותר מהולך רגל או רוכב אופניים, שנית – אם רכב מנועי נוסע כשהוא עמוס במטען או במספר נוסעים יעילות צריכת האנרגיה לנוסע עולה. לדוגמא, צריכת האנרגיה של אוטובוס לקילומטר גבוהה בהשוואה לרכב פרטי, אך באוטובוס הנוסע בתפוסה מלאה צריכת הדלק לנוסע היא כ – 100 קילומטרים לליטר, וזו דומה להולך הרגל האיטי.

עם זאת ראוי לציין כי רוכבי אופניים אתלטיים, כדוגמת אלו הרוכבים במרוץ ה-“טור דה-פראנס”, צורכים כמות אנרגיה יומית בקלוריות הדומה לכמות של כארבע חמישיות מזו המצויה בליטר דלק, כשהם גומאים בקטעים המישוריים מרחקים של כ – 200 קילומטרים במהירות שבין 40 ל – 50 קילומטרים לשעה.

מזון למחשבה

כאמור לעיל, כוח אנושי וכוח של מערכות מכניות שונה בתכלית וההשוואה ביניהם נועדה בעיקר לסבר את האוזן, ולעורר השראה ומחשבות. ההשוואה מעוררת למחשבה מספר נושאים:

– כשנדרש להעביר מטען כבד, או לנוע למרחק במהירות, ההליכה האנושית או הרכיבה על האופניים אינן יכולות להתחרות ברכב המנועי, אך להנעת אדם בודד למרחקים קצרים יש יתרונות רבים לשימוש בשרירי האדם.

– פיתוחים הנדסיים מספקים לאדם מנופים ובכושרם להקל על חייו באורח ניכר, אך אין משמעות הדבר כי יש להניח לכלים אלה לעודד עצלות וניוון.

– גוף האדם אינו פועל כמו מערכות מכניות, שהשימוש גורם להם שחיקה ובלאי, אלא להפך – דווקא השימוש בגוף משפר את כושרו ואת בריאותו. הזנחת ההפעלה של שרירי הגוף עלולה לגרום לצבירת שומנים, לעודף משקל, למחלות שונות ולמצב רוח ירוד, ואילו שמירה על פעילות גופנית משפרת את הבריאות ומשחררת לגוף הורמונים המרוממים את הרוח.

– תחום האנרגיה הנדרשת להניע רכב מנועי מקובל למרחק של 2 – 8 קילומטרים – 2,000 – 4,000 קילו-קלוריות – הוא תחום האנרגיה שצורך גופו של אדם בוגר ביממה. עובדה זו ראויה לתשומת לב בתקופה שבה נערכים ניסיונות לנצל גידולים חקלאיים להפקת דלק מכוניות.

– הטכנולוגיה נועדה לשמש כלי שרת בידי האדם, אך אין מקום להפוך את היוצרות ואת האדם לכלי שרת של הטכנולוגיה.

– בטבע פועלים מנגנונים מורכבים שהאדם טרם ירד לחקרם. פיתוחים טכנולוגיים הצליחו להגיע לירח ולעקור הרים, אך לא הצליחו לחקות את מעוף הדבורה או את מנגנון ניצול האנרגיה בעולם החי. הטכנולוגיה חייבת לשמור על מידת הצניעות והזהירות ככל שהיא משפיעה על הטבע, ולו משום שהאדם אותו היא נועדה לשרת פגיע כמו הטבע הסובב אותו.

מקורות וחומר לעיון:

[1] פעילות גופנית והוצאת אנרגיה

[2] יעילות צריכת דלק

[3] כוח אדם

[4] כוח סוס

[5] פעילות גופנית לצורכי תחבורה

[6] מרוץ ה-“טור דה-פראנס”

Leave a Reply