نیلز بور

فیزیک‌دان و شیمی‌دان دانمارکی
(تغییرمسیر از نیلز بوهر)

نیلز هنریک داوید بور[۲] (به دانمارکی: Niels Henrik David Bohr)‏ (۷ اکتبر ۱۸۸۵ – ۱۸ نوامبر ۱۹۶۲،[۳] کپنهاگ، دانمارک) فیزیک‌دان دانمارکی بود که شهرت او بیشتر به علت ردکردن مدل اتمی ارنست رادرفورد و ابداع مدل اتمی خود است. او تلاش‌هایی بنیادی در زمینهٔ شناخت ساختار اتم و مکانیک کوانتوم کرد و برای تلاش‌هایش در سال ۱۹۲۲، به او جایزهٔ نوبل فیزیک داده شد. او مدل پیشنهادی اتم که مانند سامانهٔ خورشیدی بود (یک هسته در مرکز و الکترون‌ها پیرامونش در گردش) را گسترش داد، او بر روی نظریه‌اش در مکانیک کوانتوم کار کرد و گفت که الکترون از یک تراز انرژی به صورت گسسته (و نه پیوسته)، به ترازی دیگر می‌پرد. بور با بسیاری از فیزیک‌دانان نامی در مؤسسه‌اش در کپنهاگ همکاری کرد. همچنین او عضو گروه فیزیک‌دانان بریتانیایی پروژهٔ منهتن بود.

نیلز هنریک داوید بور
Niels Bohr.jpg
نیلز بور در جوانی
زادهٔ۷ اکتبر ۱۸۸۵
کپنهاگ، دانمارک
درگذشت۱۸ نوامبر ۱۹۶۲ (۷۷ سال)
کپنهاگ، دانمارک
ملیتدانمارک دانمارکی
شهروندیکپنهاگ
شناخته‌شده برایتفسیر کپنهاگ
اصل متممیت
مدل بور
اثر بور
نظریه سومرفیلد-بور
نظریه بی‌کی‌اس
مناظرات بور و اینشتین
شعاع بور
جایزه(ها)Nobel prize medal.svgجایزه نوبل فیزیک (۱۹۲۲)
مدال فرانکلین (۱۹۲۶)
مدال کاپلی (۱۹۳۸)
سابقه علمی
رشته(های) فعالیتفیزیک
محل کاردانشگاه کپنهاگ
دانشگاه منچستر
دانشجویان دکتری ویهندریک آنتونی کرامرز
تأثیر گرفته ازارنست رادرفورد
تأثیر گذار برماکس دلبروک
ورنر کارل هایزنبرگ
لیزه مایتنر
دینبی‌دین، خداناباور[۱]
یادداشت‌ها
هارالد بور برادر کوچک‌تر او، و آگ بور پسر او است.

بور در سال ۱۹۱۲ ازدواج کرد و صاحب چند فرزند شد که یکی از پسرانش، آگه بور فیزیک‌دان بود که در سال ۱۹۷۵ مانند پدرش، جایزهٔ نوبل فیزیک را دریافت کرد. او به عنوان یکی از تأثیرگذارترین فیزیک‌دانان قرن بیستم به‌شمار می‌آید؛ به‌طوری که ورنر هایزنبرگ تأثیر او بر فیزیک را از آلبرت انیشتین بیشتر می‌دانست.[نیازمند منبع]

زندگی‌نامهویرایش

دوران جوانیویرایش

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 نمی‌رفتند ولی مادر، برخلاف اینکه یهودی بود، بچه‌ها را مسیحی بارآورد. بور در سال ۱۹۰۳ در رشتهٔ فیزیک دانشگاه کپنهاگ نام نوشت. در دانشگاه، نیلز با آزمایش‌هایی دربارهٔ نیروی کشش سطحی آب و اندازه‌گیری آن، توانست خود را برتر از دیگران نشان دهد و به پاس آن، مدال طلای آکادمی علوم و ادبیات دانمارک را به‌دست‌آورد. وی در سال ۱۹۱۱ با نوشتن پایان‌نامه‌ای دربارهٔ نظریهٔ الکترونی فلزات که تأکید آن بر نارسایی‌های فیزیک کلاسیک در توضیح رفتار ماده در سطح اتمی بود، دکترا گرفت. نوشتن آن پایان‌نامه آغازی بر تحقیقات بعدی او بود.

آشنایی با رادرفوردویرایش

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 هسته‌ای 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 الکترون‌های آن دارد.
  2. خواص پرتوزایی با هسته مرتبط است.
  3. ایزوتوپها متناظرند با اتمهایی که دارای الکترون‌های یکسان اما هسته‌های جرمی متفاوت‌اند.
  4. فروپاشی پرتوزا، بار هسته و در نتیجه تعداد الکترونها و هویت شیمیایی اتم را تغییر می‌دهد.

وی پس از آن، به رابطهٔ عدد اتمی یک عنصر، که تعیین‌کنندهٔ رفتار شیمیایی آن است، و تعداد الکترون‌های اتم پی برد. بور در سال ۱۹۱۲ به دانمارک بازگشت و دانشیار فیزیک دانشگاه کپنهاک شد. او پس از شکل‌گیری حرفهٔ آینده‌اش در کپنهاک با مارگارت نورلند ازدواج کرد. نتیجه این ازدواج شش پسر بود که تنها چهارتن از آن‌ها به بلوغ و بالاتر از آن رسیدند.

 
در سال ۱۹۵۸

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 آن‌ها مقالهٔ «دربارهٔ ساختمان اتم و مولکول» بود. بور سال‌های 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.

فعالیت‌های بین‌المللیویرایش

فرهنگستان علوم سوئد در نوامبر سال ۱۹۲۲ جایزهٔ نوبل فیزیک را به نیلز بور داد. او ششمین دانمارکی و نخستین فیزیک‌دان دانمارکی بود که به آن نشان افتخار دست می‌یافت. بور در دههٔ ۱۹۳۰ در کنار کار روی نظریهٔ کوانتومی، سهمی نیز در پیش‌برد زمینهٔ جدید فیزیک هسته‌ای داشت. برداشت او از هستهٔ اتم که وی آن را به «قطره‌ای مایع» تشبیه کرد، قدم مهمی در راه درک پدیده‌های هسته‌ای بسیاری شد. مدل او به‌ویژه 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 هسته‌ای در ژوئن ۱۹۵۰ نامهٔ سرگشاده‌ای به سازمان ملل متحد نوشت و درخواست خویش در پی‌ریزی یک «دنیای آزاد» را به عنوان پیش‌شرط صلح تکرار کرد. وی پیش از این نیز در زمینهٔ صلح جهانی تلاش کرده بود. از کارهای علمی بعدی او می‌توان به رهبری او در سال ۱۹۵۵ در سامان دادن به مؤسسه‌ای دانمارکی برای استفادهٔ سازنده از انرژی هسته‌ای اشاره کرد.

سال‌های پایانی زندگیویرایش

بور در سال‌های پایانی عمر خود در عرصهٔ دانش فیزیک بیشتر یک تماشاگر بود تا یک بازیگر، با این حال هنوز در برپاداشتن اخلاق در جامعه تلاش می‌کرد. او در دورهٔ کاری خود بر دو نسل فیزیک‌دان اثر گذاشت، به روش برخورد آن‌ها با مسائل علمی شکل‌داد و الگوی درست زیستن به انسان دانش‌پژوه 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 انسان‌دوست و ممتاز در کار بود.

نظریه اتمیویرایش

 
تمبر یادبود نیلز بور و تئوری اتمی او - دانمارک

بور در پی ماندگاری در کپنهاگ، به اندیشیدن دربارهٔ جنبه‌های نظری مدل اتم هسته‌دار رادرفورد ادامه داد. این مدل مانند یک منظومهٔ خورشیدی بسیار کوچک بود یعنی هسته‌ای در مرکز، مانند خورشید، و الکترون‌هایی در حال گردش به گرد آن، مانند سیاره‌ها. فیزیک‌دانان طرح کلی آن را پذیرفته بودند اما در آن اشکال بزرگی که امروزه آن را ناهنجاری می‌خوانند می‌دیدند. 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 مارپیچ‌وار تنگ و تنگ‌تر شود و الکترون سرانجام روی هسته سقوط کند اما این وضع پیش نیامده و الکترون‌ها به داخل هسته فرو نمی‌ریزند و اتم به مدت نامحدود پایدار می‌ماند. چنین ناهنجاری در رفتار الکترون، با پیش‌بینی نظریهٔ الکترومغناطیس هم‌خوان نبود.

بور برای یافتن توضیح مسئله شیوهٔ تازه‌ای به کار برد و گفت: تئوری را رها کنیم؛ الکترون تا زمانی که به گردش ادامه می‌دهد، از خود هیچ تابشی نمی‌کند. او این را در حالی می‌گفت که نظریه و شواهد آزمایشگاهی، نشان می‌دادند که وقتی هیدروژن حرارت ببیند از خود نور تابش می‌کند و عقیده این بود که آن نور از الکترون اتم هم تابش می‌شود. 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 پیمانه‌هایی از انرژی تشعشعی جذب یا تابش می‌کند (چیزی که امروزه فوتون یا کوانتوم نور نامیده می‌شود). 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 هیدروژن‌اند. نور قرمز هنگامی تابش می‌شود 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 مسن‌تر از جمله ج. ج تامسون دربارهٔ درستی نظریهٔ بور تردید کردند اما رادرفورد از حامیان آن شد به‌طوریکه نظریهٔ جدید سرانجام پذیرفته شد.

مشکلات نظریهٔ بورویرایش

مشکلات نظریهٔ بور به بیان ساده به شرح زیر می‌باشد:

  1. در نظریهٔ بور توضیحی برای چگونگی پخش تودهٔ الکترون‌های اتم‌های چند الکترونی نداشت. یعنی معلوم نبود که چند الکترون در هر مدار قرار می‌گیرند. این از آن روی بود که او روی اتم هیدروژن، که تک‌الکترونی است، آزمایش کرده‌بود؛ ولی بعدها توسط نظریه شرودینگر که وجود زیرلایه‌ها را توجیه می‌کرد (مانند s p ....) این بند از نظریه کامل شد.
  2. وضعیت مدارهای مجاز (پایدار) در نظریهٔ بور مشخص نیست. به این معنا که معلوم نیست که زاویه دارند یا در یک صفحه قرار گرفته‌اند؛ و بعدها مشخص شد که الکترون به صورت سه بعدی در مدار می‌چرخد نه دایره‌ای.
  3. لازم نیست که مداری با بیشترین شعاع، دارای بیشترین انرژی هم باشد در حالی که بور عکس این مطلب را گفته بود.
  4. نظریه اتمی بور در تفسیر طیف نشری خطی هیدروژن موفق عمل می‌کند ولی نمی‌توانست وضعیت طیف اتم‌های دیگر را توجیه کند.
  5. یک نظریه کامل اتمی باید از سه ساختار اتم، یعنی پروتون نوترون و الکترون شرح و توضیح داده شود ولی در نظریه اتمی بور بیشتر روی الکترون تمرکز شده‌بود.

پانویسویرایش

  1. Stewart, Melville Y. (2010). Science and Religion in Dialogue, Two Volume Set. Maiden, Massachusetts: John Wiley & Sons. ISBN 978-1-4051-8921-7.
  2. نام نیلز بور را در پارسی «نیلز بوهر» هم می‌نویسند.
  3. "Niels Bohr – Biography". Nobel Prize. Retrieved 10 November 2011.

منابعویرایش