زندگینامه نیلز هنریک داوید بور فیزیک‌دان دانمارکی

نیلز هنریک داوید بور (به دانمارکی: Niels Henrik David Bohr)‏ (۷ اکتبر ۱۸۸۵ – ۱۸ نوامبر ۱۹۶۲، کپنهاگ، دانمارک) فیزیک دان دانمارکی بود که شهرت او بیشتر به علت ردکردن مدل اتمی ارنست رادرفورد و ابداع مدل اتمی خود است. او مدل اتمی خود که به مدل منظومه ای معروف است را ارائه داد. او تلاش هایی بنیادی در زمینهٔ شناخت ساختار اتم و مکانیک کوانتوم کرد و برای تلاش هایش در سال ۱۹۲۲، به او جایزهٔ نوبل فیزیک داده شد. او مدل پیشنهادی اتم که مانند سامانهٔ خورشیدی بود (یک هسته در مرکز و الکترون ها پیرامونش در گردش) را گسترش داد، او بر روی نظریه اش در مکانیک کوانتوم کار کرد و گفت که الکترون از یک تراز انرژی به صورت گسسته (و نه پیوسته)، به ترازی دیگر می پرد. بور با بسیاری از فیزیک دانان نامی در مؤسسه اش در کپنهاگ همکاری کرد. همچنین او عضو گروه فیزیک دانان بریتانیایی پروژهٔ منهتن بود. بور در سال ۱۹۱۲ ازدواج کرد و صاحب چند فرزند شد که یکی از پسرانش، آگه بور فیزیک دان بود که در سال ۱۹۷۵ مانند پدرش، جایزهٔ نوبل فیزیک را دریافت کرد. او به عنوان یکی از تأثیرگذارترین فیزیک دانان قرن بیستم به شمار می آید.

دوران کودکی بور

نیلز هنریک دیوید بور در هفتم اکتبر سال ۱۸۸۵ میلادی در کپنهاگ دانمارک به دنیا آمد. پدر او کریستیان بور، استاد فیزیولوژی دانشگاه کپنهاگ و مادرش اِلن آلدر بور دختر یک خانوادهٔ یهودی دانمارکی و سرشناس در مراکز بانکی و پارلمانی بود. خانوادهٔ بور کلیسا نمی رفتند ولی مادر، برخلاف اینکه یهودی بود، بچه ها را مسیحی بارآورد. نیلز در دوران کودکی کودک شیطانی بود که به شکل مخصوصی حرف می زد جوری که همکلاسی هایش فکرد می کردند او پسر گردن کلفتی است. اما نیلز کودک باهوشی بود به ویژه در درس علوم.

دوران جوانی بور

بور در سال ۱۹۰۳ در رشتهٔ فیزیک دانشگاه کپنهاگ نام نوشت. در دانشگاه، نیلز با آزمایش هایی دربارهٔ نیروی کشش سطحی آب و اندازه گیری آن، توانست خود را برتر از دیگران نشان دهد و به پاس آن، مدال طلای آکادمی علوم و ادبیات دانمارک را به دست آورد. وی در سال ۱۹۱۱ با نوشتن پایان نامه ای دربارهٔ نظریهٔ الکترونی فلزات که تأکید آن بر نارسایی های فیزیک کلاسیک در توضیح رفتار ماده در سطح اتمی بود، دکترا گرفت. نوشتن آن پایان نامه آغازی بر تحقیقات بعدی او بود.

آشنایی بور با رادرفورد

بور در انگلستان پس از همکاری مختصری با جوزف جان تامسون در کمبریج رهسپار آزمایشگاه رادرفورد در منچستر شد. رابطه با رادرفورد سرمشق حیات علمی بعدی او شد. آن دو از همان نخستین ملاقات با هم دوست شدند و تا پایان عمر دوستانی نزدیک ماندند. در واقع رادرفورد بود که بور را به بالاترین طراز پژوهش در زمینهٔ فیزیک آورد. بور از الگوی هسته ای اتم که در سال ۱۹۱۰ توسط رادرفورد عرضه شده بود استفاده کرد تا نکات زیر را روشن سازد:

1. خواص شیمیایی یک اتم از جمله جای آن در جدول تناوبی بستگی به آرایش الکترون های آن دارد.
2. خواص پرتوزایی با هسته مرتبط است.
3. ایزوتوپها متناظرند با اتمهایی که دارای الکترون های یکسان اما هسته های جرمی متفاوت اند.
4. فروپاشی پرتوزا، بار هسته و در نتیجه تعداد الکترونها و هویت شیمیایی اتم را تغییر می دهد.

وی پس از آن، به رابطهٔ عدد اتمی یک عنصر، که تعیین کنندهٔ رفتار شیمیایی آن است، و تعداد الکترون های اتم پی برد. بور در سال ۱۹۱۲ به دانمارک بازگشت و دانشیار فیزیک دانشگاه کپنهاک شد. او پس از شکل گیری حرفهٔ آینده اش در کپنهاک با مارگارت نورلند ازدواج کرد. نتیجه این ازدواج شش پسر بود که تنها چهارتن از آن ها به بلوغ و بالاتر از آن رسیدند. در سال ۱۹۱۳ پس از آنکه مدل اتمی بور با استقبال روبرو شد و با حمایت رادرفورد به عنوان نظریهٔ جدید پذیرفته شد، وی سه مقاله دربارهٔ ساختار اتم منتشر کرد که یکی از آن ها مقالهٔ «دربارهٔ ساختمان اتم و مولکول» بود. بور سال های ۱۹۱۴ تا ۱۹۱۶ را در منچستر گذراند و یکبار دیگر در آنجا با حمایت رادرفورد به کار پرداخت. پس از آن در سال ۱۹۱۶، استادی فیزیک دانشگاه کپنهاک به او پیشنهاد شد. وی با قبول آن به دانمارک بازگشت و تا پایان عمر، مدیر آن مؤسسه ماند.

نظریه اتمی بور

بور در پی ماندگاری در کپنهاگ، به اندیشیدن دربارهٔ جنبه های نظری مدل اتم هسته دار رادرفورد ادامه داد. این مدل مانند یک منظومهٔ خورشیدی بسیار کوچک بود یعنی هسته ای در مرکز، مانند خورشید، و الکترون هایی در حال گردش به گرد آن، مانند سیاره ها. فیزیک دانان طرح کلی آن را پذیرفته بودند اما در آن اشکال بزرگی که امروزه آن را ناهنجاری می خوانند می دیدند. برپایهٔ نظریهٔ الکترومغناطیس، ذرهٔ باردار و چرخانی مانند الکترون باید در هر دور گردش مقداری انرژی به صورت تابش پخش کند و در نتیجه بخشی از انرژی خود را از دست بدهد. طبق تئوری در چنین حالتی دایرهٔ مسیر باید مارپیچ وار تنگ و تنگ تر شود و الکترون سرانجام روی هسته سقوط کند اما این وضع پیش نیامده و الکترون ها به داخل هسته فرو نمی ریزند و اتم به مدت نامحدود پایدار می ماند. چنین ناهنجاری در رفتار الکترون، با پیش بینی نظریهٔ الکترومغناطیس هم خوان نبود. بور برای یافتن توضیح مسئله شیوهٔ تازه ای به کار برد و گفت: تئوری را رها کنیم؛ الکترون تا زمانی که به گردش ادامه می دهد، از خود هیچ تابشی نمی کند. او این را در حالی می گفت که نظریه و شواهد آزمایشگاهی، نشان می دادند که وقتی هیدروژن حرارت ببیند از خود نور تابش می کند و عقیده این بود که آن نور از الکترون اتم هم تابش می شود. بور در سال ۱۹۱۳ با آن روش به تجسم ساختاری برای اتم دست یافت. بور در توضیح چگونگی رفتار الکترون اظهار داشت که الکترون دررفتن از مداری به مدار دیگر انرژی، به صورت بسته یا پیمانه هایی از انرژی تشعشعی جذب یا تابش می کند (چیزی که امروزه فوتون یا کوانتوم نور نامیده می شود). هرچه طول موج تابیده کمتر باشد انرژی فوتون آن بیشتر است. هیدروژن سه خط طیفی روشن به رنگ های قرمز، سبز متمایل به آبی و آبی دارد. بور تشریح کرد که این خطوط رنگی واضح طیف همان تابش های اتم هیدروژن اند. نور قرمز هنگامی تابش می شود که الکترون از مدار سوم به مدار دوم بجهد و نور سبز متمایل به آب ی مربوط به جهش الکترون از مدار چهارم به دوم است. در آغاز بسیاری از فیزیک دانان مسن تر از جمله ج. ج تامسون دربارهٔ درستی نظریهٔ بور تردید کردند اما رادرفورد از حامیان آن شد به طوریکه نظریهٔ جدید سرانجام پذیرفته شد.

فعالیت های بین المللی بور

فرهنگستان علوم سوئد در نوامبر سال ۱۹۲۲ جایزهٔ نوبل فیزیک را به نیلز بور داد. او ششمین دانمارکی و نخستین فیزیک دان دانمارکی بود که به آن نشان افتخار دست می یافت. بور در دههٔ ۱۹۳۰ در کنار کار روی نظریهٔ کوانتومی، سهمی نیز در پیش برد زمینهٔ جدید فیزیک هسته ای داشت. برداشت او از هستهٔ اتم که وی آن را به «قطره ای مایع» تشبیه کرد، قدم مهمی در راه درک پدیده های هسته ای بسیاری شد. مدل او به ویژه در درک نحوهٔ شکافت هستهٔ اتم که در سال ۱۹۳۹ مشاهده شد نقشی کلیدی داشت. پس از جنگ جهانی دوم، بور با هدف محدودکردن خطرات جنگ هسته ای در ژوئن ۱۹۵۰ نامهٔ سرگشاده ای به سازمان ملل متحد نوشت و درخواست خویش در پی ریزی یک «دنیای آزاد» را به عنوان پیش شرط صلح تکرار کرد. وی پیش از این نیز در زمینهٔ صلح جهانی تلاش کرده بود. از کارهای علمی بعدی او می توان به رهبری او در سال ۱۹۵۵ در سامان دادن به مؤسسه ای دانمارکی برای استفادهٔ سازنده از انرژی هسته ای اشاره کرد.

بور برنده جایزه نوبل

بور در سال 1922 جایزه نوبل فیزیک را به دلیل کار بر روی ساختارهای اتمی دریافت کرد و همچنان به ارائه نظریه های انقلابی می پردازد. او با ورنر هایزنبرگ و سایر دانشمندان بر روی یک اصل جدید مکانیک کوانتومی مرتبط با مفهوم مکمل بودن بور، که در ابتدا در یک کنفرانس ایتالیایی در سال 1927 ارائه شد، کار کرد. این مفهوم اظهار داشت که خواص فیزیکی در سطح اتمی بسته به پارامترهای تجربی متفاوت خواهد بود. از این رو توضیح می دهد که چرا نور را می توان هم به عنوان یک ذره و هم به عنوان یک موج دید، هرچند هرگز به طور همزمان. بور می خواهد این ایده را از نظر فلسفی نیز به کار گیرد، با این اعتقاد که مفاهیم در حال تحول فیزیک عمیقا بر دیدگاه های انسان تأثیر می گذارد. فیزیکدان دیگری، به نام آلبرت انیشتین، با تمام ادعاهای بور کاملاً موفق نبود. با توسعه ی نظریه ی کوانتوم، بحث های متعددی در مورد تفسیر این علم به جریان افتاد. یکی از این بحث ها و اختلاف نظرها میان اینشتین و بور بود. آنها بحث هایی جدی پیرامون تصادفی بودن یا نبودن پدیده ها در جهان هستی داشتند. اینشتین مخالف و بور موافق اتفاقی بودن برخی پدیده ها در جهان بودند. امروزه بسیاری از فیزیکدانان با عقیده ی بور موافق هستند و برخی پدیده های جهانی را تصادفی می دانند.

جوایز و افتخارات

انجمن سلطنتی علوم لندن در سال 1921 جایزه ی بزرگ هیوز را به این دانشمند اهدا کرد. این انجمن یکبار دیگر در سال 1938 مدال کاپلی را به بور اهدا کرد. جایزه ی نوبل فیزیک نیز در سال 1922 به خاطر خدمات او در بررسی ساختار اتم و تابش های آن، به بور اهدا شد. انجمن علوم ایتالیا در سال 1933 مدال ماتیوچی را به این دانشمند اهدا کرد. جوایز بعدی در سال های 1926 و 1930 به ترتیب از طرف موسسه ی فرانکلین فیلادلفیا و تحت عنوان مدال فرانکلین و مدال مکس پلانک به نیلز بور تعلق گرفتند. از دیگر جوایز و افتخارات این دانشمند اسطوره ای می توان به جایزه ی Atoms for Peace ایالات متحده ی آمریکا و Sonning Prize از دانشگاه کپنهاگ اشاره کرد که در سال 1957 به او تعلق گرفتند.

سال های پایانی زندگی بور

بور در سال های پایانی عمر خود در عرصهٔ دانش فیزیک بیشتر یک تماشاگر بود تا یک بازیگر، با این حال هنوز در برپاداشتن اخلاق در جامعه تلاش می کرد. او در دورهٔ کاری خود بر دو نسل فیزیک دان اثر گذاشت، به روش برخورد آن ها با مسائل علمی شکل داد و الگوی درست زیستن به انسان دانش پژوه بود. بور در ۱۸ نوامبر ۱۹۶۲، در هفتاد و هفت سالگی در کپنهاک درگذشت. وی شخصیت علمی محبوبی بود که پس از مرگش، جهان متمدن به سوگ نشست. بور فردی انسان دوست و ممتاز در کار بود.

زندگینامه انیشتین فیزیک دان نظری آلمانی