ג'ון הרשל

השכלה, תגליות באסטרונומיה ופרסים

הרשל נולד בסלאו (Slough) שבבקינגהמשייר, מערבית ללונדון, והחל ללמוד בבית הספר היוקרתי איטון. מסיבה שאינה ידועה, אולי בשל חששות אמו או דעות קדומות ביחס למוצאו (אביו, ויליאם הרשל, היה ממוצא גרמני וסבו אייזק היה יהודי), הורחק הרשל מבית הספר והשלים את לימודיו בביתו בעזרת מורים פרטיים. בגיל 17 החל ללמוד ב"סנט ג'ון קולג'" שבאוניברסיטת קיימברידג'. שם התיידד עם צ'ארלס בבג' וג'ורג' פיקוק (George Peacock), לימים מתמטיקאים נודעים, והשלושה כרתו ברית ביניהם "לעשות את המיטב לוֹ יוכלו כדי להיפרד מן העולם כשהוא חכם יותר ממה שהם מצאו אותו". הוא סיים את לימודיו ב-1813 במקום הראשון (המכונה באנגלית, במינוח המיוחד לאוניברסיטת קיימברידג', senior Wrangler) ברמה העליונה של מבחני המתמטיקה של אוניברסיטת קיימברידג', מבחנים יוקרתיים המכונים טריפוס (Tripos). הוא החל לכתוב מאמרים על חשבון אינפיניטסימלי ועל נושאים משיקים במתמטיקה ב-"Philosophical Transactions" ("פרוטוקולים פילוסופיים" - ביטאונה הוותיק (מ-1665) של החברה המלכותית הממשיך לצאת לאור גם כיום), וב-1821 זכה בגין מאמריו אלו במדליית קופלי, פרס שנתי על תרומה למדע, שהוא הפרס החשוב ביותר שמעניקה החברה המלכותית.
ב-1816 החל הרשל לעסוק באסטרונומיה ובנה טלסקופ מחזיר אור שקוטר המראה שלו הוא 18 אינץ' (כ-45 ס"מ) ואורך המוקד שלו הוא 20 רגל (כ-6 מטר). בין 1821 ל-1823, יחד עם האסטרונום ג'יימס סאות, הוא המשיך את המחקר של אביו על כוכבים כפולים, צבירי כוכבים וערפיליות. על ידי השוואה בין הרשימות של אביו לתצפיות שערך, גילה הרשל שבכמה גרמי שמים יש תנועה היקפית. עבור עבודתו זו העניק לו מכון צרפת (Institut de France‏ גוף-העל של האקדמיות לשפה, לתרבות ולמדע של צרפת) ב-1825 את פרס לאלנד (Lalande), והחברה המלכותית לאסטרונומיה העניקה לו ב-1826 את הפרס הראשי שלה, מדליית הזהב (בה זכה שוב ב-1836).
בין 1824 ל-1827 שימש בתפקיד מזכיר החברה המלכותית, וב-1827 נבחר ליושב ראש החברה לאסטרונומיה (שמה של "החברה המלכותית לאסטרונומיה" באותה עת). ב-1831 קיבל תואר אביר ב"מסדר גואלף המלכותי" (KH).
ב-3 במרץ 1829 נשא לאישה את מרגרט ברודי סטיוארט (Margaret Brodie Stewart‏, 1864-1810). לבני הזוג נולדו 12 ילדים, בהם ויליאם ג'יימס הרשל (William James Herschel‏, 1917-1833) שהיה מחלוצי השימוש בטביעות אצבעות, אלכסנדר סטיוארט הרשל (Alexander Stewart Herschel‏, 1907-1836) שהיה אסטרונום (אם כי פחות ידוע מאביו ומסבו) ואמיליה הרשל (Amelia Herschel‏ 1926-1841) שנישאה לסינולוג סר תומאס פרנסיס וייד (Thomas Francis Wade), שהמציא, יחד עם הרברט ג'ילס, את שיטת התעתוק של כתב שפת המנדרינית התקנית לכתב הלטיני הקרויה שיטת וייד-ג'ילס.

השהות בדרום אפריקה

במטרה לקטלג את כל הכוכבים, צבירי הכוכבים, הערפיליות ושאר הגופים השמימיים כפי שהם נראים בשמי חצי הכדור הדרומי, החליט הרשל ב-1833 לעבור זמנית לדרום אפריקה. מיזם זה אמור היה להרחיב ולהשלים את המיזם אותו החל אביו, ויליאם הרשל, לקטלג את הגופים השמימיים בשמי הצפון. הרשל דחה הצעה של הנסיך אוגוסטוס פרדריק, דוכס סאסקס (אחד מבניו של ג'ורג' השלישי, מלך בריטניה) להעמיד לרשותו תאים בספינה של חיל הים המלכותי למטרה זו, והעדיף לשלם מכספו עבור הנסיעה. הרשל ומשפחתו הפליגו בספינת הקיטור Mountstuart Elphinstone שיצאה מנמל פורטסמות' ב-13 בנובמבר 1833 והגיעה לקייפטאון ב-15 בינואר 1834. הרשל התיישב בווינברג (Wynberg – כיום פרוור דרומי של קייפטאון) בבית אחוזה ישן ושמו פלדהאוזן (Feldhausen), שהיה בצדו הדרום-מזרחי של הר השולחן. בבית זה התקין הרשל טלסקופ פרטי שקוטר המראה שלו 21 רגל (כ-6.4 מטרים). בין השאר צפה בחזרה של שביט היילי לשמי כדור הארץ.
בנוסף לעבודתו באסטרונומיה, מסע זה לפינה רחוקה של האימפריה הבריטית אפשר להרשל להימלט מהלחצים שהיו מנת חלקו בלונדון, שם היה אחד מאנשי המדע הבריטיים המבוקשים ביותר. בשהותו בדרום אפריקה עסק במגוון נרחב של מחקרים מדעיים כשהוא משוחרר מתחושת החובה לקהילה המדעית הנרחבת. הייתה זו כנראה, כך נזכר מאוחר יותר, התקופה המאושרת בחייו. תוך כדי סטייה יוצאת דופן מאסטרונומיה, הוא שילב בין כישרונותיו לאלו של אשתו, מרגרט, ובין 1834 ל-1838 הם ייצרו 131 איורים בוטניים באיכות מעולה, המראים את הפלורה של אזור הקייפ. ג'ון הרשל השתמש בקמרה לוסידה (סוג של מכשיר אופטי) על מנת לייצר את קווי הרקע המדויקים של הדוגמיות והשאיר לאשתו להשלים את הפרטים. תיק העבודות שהכינו ג'ון ומרגרט הרשל נועד במקור למטרות אישיות. עם זאת, הביצוע המדויק של האיורים הפך אותם ליקרי ערך יותר מאוספי איורים בני זמננו, למרות שאין באיורים של בני הזוג הרשל חתכים של הפרחים כמקובל. 112 מתוך 132 איורי הפרחים עליהם ידוע נאספו והוצאו לאור בשנת 1996 בספר "הפלורה של הרשל" (בלטינית: "Flora Herscheliana").
הרעיונות שהופיעו בספרו של צ'ארלס לייל, "עקרונות הגאולוגיה", בדבר היצירה ההדרגתית של נופים, ריתקו את דמיונו של הרשל. הוא כתב לליל הערות על הנושא כשהוא מדרבן אותו לחפש את חוקי הטבע שבבסיס "תעלומת התעלומות" - כיצד נוצרו בעלי החיים השונים, כשהוא מקדים לדבריו צמד חרוזים
ליוצא למסע חיפוש זה אסור שתחושת פחד או כישלון בו תהיה מושלת
לנפש נפחדת או ללב חסר אמונה החיפוש הוא חסר תוחלת
כשהוא מקבל את נקודת ההשקפה שהתפתחות העולם הייתה הדרגתית, העיר: 
זמן! זמן! זמן! – אסור לנו לפקפק במהימנות הכרונולוגיה בכתבי הקודש, אבל אנחנו "חייבים" לפרש אותה בהתאם ל"כל דבר" שיתברר לאחר חקירה הגונה כי הוא "האמת", שכן לא ייתכן שיהיו שתי אמיתות. ובאמת התחום לכך קיים, שכן חיי האבות ניתנים להארכה סבירה ל-5,000 או 50,000 שנים כל אחד ואת ימי הבריאה לאלפי מיליונים שנים.
 
המסמך שכתב הרשל הופץ בין חוגי המדענים, וצ'ארלס בבג' כלל קטעים מתוכו ב"מסת ברידג'ווטר" התשיעית (הבלתי-רשמית), שהעלתה השערה בדבר כללים שנקבעו על ידי מתכנת אלוהי. ב-3 ביוני 1836, בעת שהספינה "ביגל" עגנה בקייפטאון, ביקרו רוברט פיצרוי, רב החובל של הספינה, וחוקר הטבע הצעיר צ'ארלס דרווין את הרשל. מאוחר יותר הושפע דרווין מכתביו של הרשל בעת שפיתח את תאוריית האבולוציה שלו, שהוצגה לבסוף ב"מוצא המינים". בשורות הפותחות עבודה זו כתב דרווין כי כוונתו היא "לשפוך מעט אור על מוצא המינים; - תעלומת התעלומות, כפי שקרא לכך אחד מהפילוסופים הגדולים ביותר שלנו", כשהוא מתייחס להרשל.
החל ב-25 באוגוסט 1835, בזמן שהרשל שהה בדרום אפריקה, החלה להתפרסם בעיתון ניו יורק סאן סדרה של שישה מאמרים שהיו חתומים לכאורה בשמו וטענו למציאת חיים על הירח, וכללו תיאור של מגוון חיות פנטסטיות. את המאמרים שגרמו להתרגשות רבה כתב ריצ'רד אדמס לוק שהחליט להשתמש בשמו של ג'ון הרשל משום שהיה אז האסטרונום הידוע ביותר. אירוע זה זכה לכינוי מתיחת הירח הגדולה, אם כי ריצ'רד אדמס לוק טען אחר כך שכוונתו הייתה בעצם סאטירית ולא התכוון שמאמריו יילקחו ברצינות. בתחילה היה הרשל משועשע וציין שתגליותיו האמיתיות לעולם לא יכלו להיות כה מדהימות. השעשוע פינה את מקומו מאוחר יותר לכעס, כאשר נאלץ להתמודד עם שאלות מאנשים שלקחו ברצינות את המתיחה.

החזרה לאנגליה

הרשל חזר לאנגליה ב-1838 וקיבל תואר ברונט (תואר אצולה אנגלי העובר בירושה ומוענק על ידי המלך. מעמדו מתחת לברון ומעל אביר) מהמלכה ויקטוריה, שנה אחרי הכתרתה.
ב-1847 פרסם הרשל את הספר "תוצאות התצפיות האסטרונומיות שנעשו בכף התקווה הטובה". בספר זה הוא הציע שמות לכל שבעת ירחי שבתאי שהיו מוכרים, שמות בהם נעשה שימוש גם כיום: מימס, אנסלדוס, טתיס, דיוני, ריאה, טיטאן ויאפטוס. באותה שנה העניקה החברה המלכותית להרשל בפעם השנייה את הפרס החשוב ביותר שלה, מדליית קופלי, בגין עבודה זו. כמה שנים אחר כך, ב-1852, הציע הרשל שמות לארבעת ירחי אורנוס שהיו ידועים אז, שמות בהם נעשה שימוש גם היום: אריאל, אומבריאל, טיטניה, ואוברון.
בשנת 1864 פרסם הרשל את הקטלוג הכללי של ערפיליות וצבירי כוכבים שכלל 5,079 גרמי שמיים שאת רובם גילו ג'ון הרשל ואביו ויליאם. קטלוג זה היווה את הבסיס לקטלוג הכללי החדש (NGC) שעדיין נמצא בשימוש.
ג'ון הרשל מת בשנת 1871, בגיל 79, בקולינגווד (Collingwood), שבסמוך לביתו בכפר הוקהרסט (Hawkhurst) שבמחוז קנט. נערכה לו הלוויה ממלכתית והוא נקבר במנזר וסטמינסטר, אשתו מרגרט מתה 13 שנים מאוחר יותר בגיל 73.
ב-1879, שמונה שנים לאחר מותו, התפרסמה רשימה של למעלה מ-10,000 כוכבים כפולים שנתגלתה בעיזבונו.

תרומותיו לצילום

הרשל תרם כמה חידושים חשובים לטכנולוגיית הצילום. הוא לא התעניין ביישומים המסחריים של הצילום, ולא ראה בו מדיום ליצירת דימויים (הוא העדיף לרשום בעצמו את תצפיותיו), אלא התעניין באפשרויות שמספק הצילום לחקר תכונות האור והשפעתו על חומרים, וכן לחקר סודות היקום הבלתי נראים לעין.
הרשל היה מיודד עם אחד מאבות הצילום, ויליאם הנרי פוקס טלבוט, וסייע לו בפיתוח ושכלול ההמצאה. טלבוט, שזנח לזמן מה את ניסוייו עם חומרים רגישים לאור משנת 1835, מיהר לכתוב לידידו הרשל על גילוייו לאחר שנודע לו על הכרזתו של פרנסואה אראגו ב-7 בינואר 1839, כי הומצא תהליך צילום בצרפת (הדאגרוטיפ). בעת שהמתין לביקורו של טלבוט הצליח הרשל, שהיה חולה באותו הזמן, להמציא לבדו בתוך ימים ספורים שיטות צילום עצמאיות. ב-1 בפברואר הציג הרשל את תוצאותיו לטלבוט. שיטתו הראשונה דמתה ברובה לזו של טלבוט, אך התייחדה בשיפור משמעותי שנבע מהשימוש בנתרן תיוסולפט כקובע (Fixer, מנקה את חלקיקי הכסף הרגישים לאור אשר לא פותחו). הרשל גילה עוד ב-1819 שנתרן תיוסולפט הוא ממס של הליד הכסף, וב-1839 הוא הבין שניתן בעזרתו לשטוף את גבישי הליד הכסף שטרם נחשפו לאור ולקבע את התמונה. ללא הקובע המשיך הליד הכסף שלא נחשף להשחיר, וגרם להיעלמות התמונה לאחר זמן מה. לעומת זאת, שיטתו של טלבוט הצליחה רק לייצב את התמונה בעזרת שטיפת מי-מלח, שהחלישו, אך לא ניטרלו, את פעולתו של הליד הכסף. בנוסף, ב-19 באפריל 1839 המציא הרשל שיטת קיבוע בעזרת מים טהורים בלבד.
הרשל ערך מאות ניסויי צילום עם חומרים מגוונים והקדים את זמנו בגילוייו. ב-9 בספטמבר 1839 הצליח ליצור נגטיב על גבי זכוכית - כמה עשורים לפני ששיטה זו הפכה לטכניקת הצילום העיקרית (שיטת הקולודיון). לנגטיב זכוכית היה פוטנציאל לייצר הדפסים עשירים בפרטים, בניגוד לנגטיב הנייר בעל הסיבים, אך הרשל התעניין בזכוכית משום שהייתה נייטרלית מבחינה כימית יחסית לנייר, ואפשרה לו לבודד את פעולתם של חומרים פוטוכימיים (חומרים הרגישים לאור) מהבסיס שעליו הם מונחים. ב-1842 המציא הרשל שיטה להכנת נייר צילום, שהפכה למפורסמת ולנפוצה ביותר שלו, הציאנוטייפ. בשיטה זו מכוסה הנייר בתערובת של שני חומרים (אמוניום ברזל-ציטרתי ואשלגן פריציאני, חומרים נפוצים וזולים יחסית לתרכובות הצילום הסטנדרטי) שלאחר חשיפה לאור על-סגול מקבלים גוון כחול אופייני. נייר צילום זה היה פופולרי בקרב מהנדסים שהשתמשו בו לצילום שרטוטים ומכאן מקור המונח האנגלי blueprint.
הרשל ערך ניסויים בשחזור צבע כשהוא שם לב לעובדה שקרני אור מחלקים שונים של הספקטרום נוטים להקנות את צבעם באופנים שונים לנייר הצילום. הוא תכנן בשנת 1842 מכשיר מחקר בעזרת לוח צילום, שנקרא "אקטינוסקופ" (Actinoscope); במכשיר, אור השמש, שנועד להיות מוקרן דרך מנסרה, יאיר בצבעים טבעיים נייר שהוטבל בחומרים רגישים לאור. כך התכוון הרשל לחקור את השפעתו של כל צבע בנפרד. לולא התרשל האופטיקאי שבנה את המכשיר, וגרם לעיכוב שלא איפשר להרשל לפנות זמן עבור עריכת הניסויים בו, ישנו סיכוי סביר שהיה ממציא שיטה ראשונית לצילום בצבע.
תרומותיו של הרשל לצילום היו רבות, ולא רק בתחומי הכימיה והמדע; מונחים רבים בצילום חבים לו את המצאתם: הוא זה שטבע את המונח האנגלי לצילום (photography), שעבר מאוחר יותר לשפות אירופאיות אחרות, לאחר שחשש שהשם שבחר טלבוט, "ציורים פוטוגניים" (photogenic drawing) הוא מוגבל מדי; הרשל גם המציא את המונחים "נגטיב" (השם הלועזי המקובל לתשליל) ו"פוזיטיב", אותם לקח כאנלוגיה מתחום החשמל, וכן את המונח האנגלי ל"צילום-חטף" (snap-shot). בנוסף, החל הרשל לסכם באופן סיסטמי את הידע אודות הצילום בתקופתו.

תחומים נוספים

הרשל הצטיין גם בתחומים נוספים כדוגמת פיזיקה, כימיה וקריסטלוגרפיה. כך למשל ב-1823 העלה הרשל את ההשערה שניתן לזהות יסודות כימיים על פי ספקטרום הקרינה שלהם, השערה שהוכחה כעבור 40 שנים. הרשל סלל את הדרך לגילוי תופעת הקרינה הפלואורסצנטית על ידי סר ג'ורג' סטוקס באמצעות הוספת הקרינה העל-סגולה לספקטרום. הרשל כתב מאמרים וספרים רבים, את הערכים על "מטאורולוגיה", "גאוגרפיה פיזית" ו"טלסקופ" במהדורה השמינית של אנציקלופדיה בריטניקה ואת הערך "אור" באנציקלופדיה מטרופוליטנה.
הרשל הצטיין גם בכתיבה. ב-1830 הוציא לאור ספר על הפילוסופיה של המדע ובערוב ימיו תרגם לאנגלית יצירות של פרידריך שילר ואת האיליאדה של הומרוס.

הנצחה

על שמו של ג'ון הרשל קרויים אי הרשל (באוקיינוס הקרח הצפוני, צפונית לפרובינציה יוקון שבקנדה), הר הרשל שברכס הרי האדמירליות (באנטארקטיקה) ומכתש J. Herschel על הירח, כמו גם בית הספר לבנות על שם הרשל בקייפטאון, דרום אפריקה המנציח את שהותו בעיר. כמו כן היה קרוי על שמו המינרל הרשליט (באנגלית Herschelite) - סוג של חבזיט, שם שהאגודה הבינלאומית למינרלוגיה החליטה לפסול, והמינרל קרוי כיום חבזיט-Na.