نیلز بور؛ فیزیکدانی که در خدمت صلح بود

وب‌سایت مجله علمی ایران: نیلز هنریک دیوید بور(بوهر) معروف به نیلز بور در سال ۱۸۸۵ در کپنهاک دانمارک به دنیا آمد. پدر او کریستیان بور استاد فیزیولوژی دانشگاه کپنهاک و مادرش اِلن آلدر بور دختر یک خانواده یهودی دانمارکی سرشناس در مراکز بانکی و پارلمانی بود. خانواده بور کلیسا رو نبودند ولی زن خانواده برخلاف یهودی بودنش توافق کرده بود که بچه ها مسیحی بار آورده شوند.

بور در سال ۱۹۰۳ در رشته فیزیک دانشگاه کپنهاک نام نویسی کرد. در دانشگاه نیلز با انجام آزمایش‌هایی درباره نیروی کشش سطحی آب و اندازه‌گیری آن نیرو، خود را ممتاز کرد و توانست به پاس انجام آن کار مدال طلای آکادمی علوم و ادبیات دانمارک را به دست آورد.

وی در سال ۱۹۱۱ با نوشتن تزی درباره نظریه الکترونی فلزات- که تأکید آن بر نارسایی های فیزیک کلاسیک درتوضیح رفتار ماده در سطح اتمی بود- درجه دکترای خود را دریافت کرد. نوشتن آن تز آغاز تمرکز اندیشه وی بر روی موضوع تحقیق بقیه دوره زندگی خود بود. بور در انگلستان پس از همکاری مختصری با ج.ج. تامسون در کمبریج رهسپار آزمایشگاه رادرفورد در منچستر شد. داشتن رابطه با رادرفورد سرمشق حیات علمی بعدی او شد. آن دو از همان نخستین ملاقات با یکدیگر دوست شدند و تا پایان عمر دوستانی نزدیک باقی ماندند. در واقع رادرفورد بود که بور را به بالاترین تراز پژوهش در زمینه فیزیک آورد. بور که در درک اهمیت نظری شگرف و ارزش انکشافی الگوی هسته ای اتم که در سال ۱۹۱۰ توسط رادرفورد عرضه شده بود- ذهنی تند و تیز داشت از آن استفاده کرد تا نکات ریز را روشن سازد:

۱- خواص شیمیایی یک اتم از جمله جای آن در جدول تناوبی بستگی به آرایش الکترونهای آن دارد.

۲- خواص رادیواکتیو (پرتو زا) با هسته مرتبط است.

۳- ایزوتوپها متناظرند با اتمهایی که دارای الکترونهای یکسان اما هسته های جرمی متفاوتند.

۴- فروپاشی پرتو زا بار هسته و در نتیجه تعداد الکترونها و هویت شیمیایی اتم را تغییر می دهد.

بور سپس به نحوه تعیین ماهیت دقیق رابطه میان عدد اتمی یک عنصر که فشرده و خلاصه ای از رفتار شیمیایی آن به شمار می رود و تعداد الکترونهای موجود در اتم پی برد. بور در سال ۱۹۱۲ به دانمارک بازگشت و به سمت دانشیاری فیزیک دانشگاه کپنهاک منصوب شد. او پس از شکل گیری حرفه آینده اش در کپنهاک با مارگارت نورلند ازدواج کرد. ازدواج آن دو پیوندی محکم و پر از خوشبختی از آب در آمد و برای بور منبع مادام العمر وفاق و قوت شد. زن و شوهر شش فرزند پسر پیدا کردند که چهارتن از آنها به سن بلوغ و بالاتر از آن رسیدند.

بور در پی استقرار در کپنهاک به اندیشه درباره جنبه های نظری مدل اتم هسته دار رادرفورد ادامه داد. این مدل مانند منظومه شمسی بسیار کوچک با هسته ای در میان به مثابه خورشید و الکترونهایی در حال گردش به گرد آن به مثابه سیارات بود. فیزیکدانان آن را در کل پذیرفته بودند اما در آن اشکال بزرگی هم که امروزه آن را یک ناهنجاری می خوانند می دیدند. به موجب نظریه الکترومغناطیس ذره باردار و چرخانی مانند الکترون باید در هر دور گردش مقداری انرژی به صورت تابش پخش و در نتیجه بخشی از انرژی خود را از دست بدهد. طبق تئوری در چنین حالتی دایره مسیر باید مارپیچ وار تنگ و تنگ تر شده الکترون سرانجام به درون هسته سقوط کند، اما این وضع پیش نیامده و الکترونها به داخل هسته فرو نمی ریزند و اتم به مدت نامحدود پایدار باقی می ماند. ناهنجاری بدین سان در مغایرت رفتار الکترون با پیش بینی نظریه الکترومغناطیس بود.

بور برای یافتن توضیح مسأله شیوه تازه ای به کار برد و گفت: تئوری بی تئوری. الکترون تا زمانی که به چرخش ادامه می دهد هیچ تابشی از خود به بیرون نمی فرستد. او این را در حالی می گفت که نظریه و شواهد آزمایشگاهی، هر دو، نشان می دادند که وقتی هیدروژن حرارت ببیند از خود نور تابش میکند 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 از وجود رابطه جدیدی بین ماده و نور سخن به میان آورد و گفت که الکترون در رفتن از مداری به مدار دیگر انرژی، بصورت بسته یا پیمانه هایی از انرژی تشعشعی جذب یا تابش می کند (چیزی که امروزه فوتون یا کوآنتوم نور نامیده می شود). هرچه طول موج تابیده کمتر باشد انرژی فوتون آن بیشتر است.

هیدروژن سه خط طیفی روشن به رنگهای قرمز، سبز متمایل به آبی و آبی دارد. بور تشریح کرد که این خطوط رنگی واضح طیف همان تابشهای اتم هیدروژن هستند. نور قرمز هنگامی تابش می شود که الکترون از مدار سوم به مدار دوم بجهد و نور سبز متمایل به آبی مربوط به جهش الکترون از مدار چهارم به دوم است. در آغاز بسیاری از فیزیکدانان مسن تر از جمله ج.ج تامسون درباره درستی نظریه بور تردید کردند اما رادرفورد از حامیان آن شد بطوریکه نظریه جدید سرانجام پذیرفته شد. بور در سال ۱۹۱۳ سه مقاله درباره ساختار اتم منتشر کرد که یکی از آنها مقاله «درباره ساختمان اتم و مولکول» بود.

او سالهای ۱۹۱۴ تا ۱۹۱۶ را در منچستر گذرانید و یکبار دیگر در آنجا تحت حمایت رادرفورد به کار پراخت. پس از آن در سال ۱۹۱۶ تصدی کرسی استادی فیزیک دانشگاه کپنهاک به او پیشنهاد شد. وی به قصد قبول آن به دانمارک بازگشت و تا پایان عمر مدیر آن مؤسسه باقی ماند.

فرهنگستان علوم سوئد در نوامبر سال ۱۹۲۲ جایزه فیزیک نوبل را به نیلز بور اعطاء کرد. او ششمین دانمارکی و نخستین فیزیکدان دانمارکی بود که به دریافت آن نشان افتخار نائل می آمد. بور در دهه ۱۹۳۰ ضمن ادامه کار روی نظریه کوانتومی، سهمی نیز در پیشبرد زمینه جدید فیزیک هسته ای ادا کرد. برداشت او از هسته اتم که وی آن را به قطره ای مایع تشبیه کرد، قدم مهمی در راه درک پدیده های هسته ای بسیار شد. مدل او به ویژه در درک نحوه شکافت هسته اتم که در سال ۱۹۳۹ مشاهده شد، نقشی کلیدی داشت.

پس از جنگ جهانی دوم، بور که بیشتر و به عبث کوشیده بود تا رهبران کشورهای متفق را به پذیرش نظرات خود در مورد پیشگامی بین المللی به منظور محدود ساختن خطرات جنگ هسته ای برانگیزد. در ماه ژوئن ۱۹۵۰ نامه سرگشاده ای خطاب به سازمان ملل متحد انتشار داد و درخواست خویش مبنی بر ایجاد یک «دنیای آزاد» را به عنوان پیش شرط صلح تکرار کرد.

از جمله فعالیتهای علمی بعدی او نقش رهبرانه ای بود که در سال ۱۹۵۵ در سازمان دادن به مؤسسه ای دانمارکی برای استفاده سازنده از انرژی هسته ای ایفا کرد. بور در سالهای پایانی عمر خود در عرصه دانش فیزیک بیشتر یک تماشاگر بود تا یک ایفا کننده نقش و با این حال هنوز در ایجاد یک جو اخلاقی قوی در جامعه اعمال نفوذ مهمی می کرد. او در دوره اشتغال به حرفه خود به دو نسل فیزیکدان اثر گذاشت، به روش برخورد آنها با مسائل علمی شکل داد و برای نشان دادن راه درست زیستن به انسان دانش پژوه الگویی از شخص خود ارائه داد.

بور در ۱۸ نوامبر سال ۱۹۶۲ در سن هفتاد و هفت سالگی در کپنهاک درگذشت. وی شخصیت علمی بسیار محبوبی بود که پس از مرگش جهان متمدن یکسر در سوگ فرو رفت. بور در سرتاسر زندگی حرفه ای ممتاز خود شخصیتی روحاً انسان دوست و عمیقاً بین المللی بود.