زندگینامه نیلس بور و کارهای بزرگی که برای ارتقای دانش انجام داد

نیلس بور در سال ۱۹۱۱ درجه دکتری خود را از دانشگاه کپنهاگ دریافت کرد. در سال ۱۹۱۳ مقاله‌ای با عنوان «دربارهٔ ساخت اتم‌ها و مولکول‌ها» منتشر کرد. در سال ۱۹۱۴ در منچستر کار دو ساله‌اش را با ارنست رادرفورد آغاز کرد. در سال ۱۹۱۶ به دانمارک بازگشت تا هدایت موسسه نوبنیاد فیزیک نظری را بر عهده گیرد. در سال ۱۹۲۲ جایزه نوبل فیزیک را دریافت کرد. در سال ۱۹۴۳ بور که مادری یهودی داشت دانمارک اشغال شده را ترک کرد و به لوس آلاموس ایالات متحده آمریکا مهاجرت کرد و در آن‌جا بر روی پروژه بمب اتمی به کار پرداخت. بور در سال ۱۹۵۵ نخستین کنفرانس اتم برای صلح را در ژنو سازماندهی کرد.

تعداد کمی فیزیکدان نظری قرن بیستم مشابه آلبرت اینشتین عمل کردند که بور یکی از آن‌ها بود. او همکاری‌های عمده‌ای در اعتبار بخشیدن به مفهوم فیزیک کوانتومی داشت که ماکس پلانک در سال ۱۹۰۰ آن را پایه گذاری کرد، مسائلی را در ارتباط با رفتار الکترون‌ها در ساختار اتمی آرنست رادرفورد حل کرد و در ساخت نخستین بمب اتمی مشارکت ورزید.

رمبش اتم

بور دکتری خود را از دانشگاه کپنهاگ در سال ۱۹۱۱ دریافت کرد، سپس پیش از مستقر شدن در منچستر برای کار با ارنست رادرفورد برای مدت کوتاهی به آزمایشگاه کاوندیش در کمبریج نقل مکان کرد. این فیزیکدان نیوزیلندی (رادرفورد) مدل سیاره‌ای اتم را پایه گذاری کرده بود: یک هسته مرکزی کوچک قسمت اعظم وزن را دارد که الکترون‌ها به دور آن در یک رشته مدارها می‌گردند. ولی یک مشکل در این مدل وجود داشت. فیزیک کلاسیک بر این نظر بود الکترون‌هایی که به این شکل در اطراف هستهٔ اتم می‌گردند، انرژی‌ای که می‌تابانند سرانجام پایان خواهد یافت و الکترون‌ها به داخل هسته می‌رمبند. بور در سال ۱۹۱۳ این مشکل را حل کرد و هم‌زمان مدل رادرفورد را با اعمال نظریه کوانتومی پلانک در آن تصدیق کرد. او، از دیدگاه نظریه کوانتومی، این نظر را ابراز کرد که الکترون‌ها فقط بر مدارهای «ثابتی» وجود دارند که در آن مدار انرژی تابش نمی‌کنند. کوانتوم‌های تابش فقط طی مراحل گذار یک اتم این حالت‌ها گسیل می‌شوند و انرژی جذب یا تابش می‌کنند. فقط در این برههٔ زمانی است که الکترون‌ها جابجا می‌شوند، و هنگامی که اتم انرژی دریافت می‌کند از مداری کم انرژی‌تر به مداری پر انرژی‌تر می‌جهند – که بور آن را «پرش کوانتومی» نامید و هنگامی که این انرژی را گسیل می‌کنند (در این روند نور تولید می‌شود) به مدار پایین‌تر می‌جهند.

بور مقدار تابش گسیلیده را در خلال این گذارها با استفاده از ثابت پلانک محاسبه کرد. این امر با مشاهدات فیزیکی مطابقت داشت. نیز، وقتی او این امر را در مورد اتم‌های هیدرروژن و طول موج‌های نوری به کار برد که باید تحت این اصل آزاد شده باشند، مجدداً پی برد که محاسبات وی با مثال‌های دنیای واقعی منطبق است. با اعلام اولیه نظریه کوانتومی پلانک درک این مفهوم عجیب و غریب به نظر می‌رسید ولی آن‌جا مثال سودمند دیگری وجود داشت که تصدیق کرد.

 تطابق و (هم‌خوانی) و مکملیت

بور علاوه بر نظریه کوانتومی و تاسیس مکتب مکانیک کوانتومی کار مهم دیگری انجام داد که آن را به سرانجام رساند. قبل از آن، در سال ۱۹۱۶ او اصل تطابق (هم‌خوانی) را علیرغم تفاوت‌های ظاهری بزرگی که بین این دو وجود داشت اعلام کرد، قوانینی که بر نظریه کوانتومی حاکم بودند و در سطح کوچک مقیاس هنوز باید با درک ما از فیزیک کلاسیک، همان‌طور که در سطح بزرگ‌تر «جهان واقعی» مشاهده شد منطبق باشد.

بعدها در سال ۱۹۲۷، بور «اصل مکمل بودن» را به علم مکانیک کوانتومی افزود. بنابراین اصل مناقشه و مجادلات در این مورد که آیا نور، همچون مباحث دیگر اتمی، چه با رفتار موجی و یا ذره‌ای، بیهوده‌اند زیرا تجهیزات به کار رفته در آزمایش‌ها به منظور اثبات، تنها راه استفاده از این موضوع و یا روش دیگری در نتایج به دست آمده بسیار تاثیر گذار است. به جای تمام نتایج، فقط نگاه اجمالی نسبی نسبت به نتیجه هر نوع آزمایش اتمی ارائه کرد و بنابراین باید مورد به مورد با تمام نتایج دیگر مورد تفسیر شود تا درک کلی‌تری از مجموع اجزاء به دست آید. این نظریه به طور ماهرانه‌ای در کنار نظریه‌هایی قرار گرفت که توسط افرادی نظیر لویی دوبروی، ورنر هایزنبرگ و ماکس بورن ارائه شده بودند.

میراث بور

مشارکت علمی و نظری بور در فیزیکی که به تولید نخستین بمب اتمی انجامید، غم‌انگیز بود. در سال ۱۹۳۹ نظریه شکافت هسته ای (شکافتن هسته اتم سنگین به منظور آزاد شدن مقادیر زیادی انرژی لازم برای انفجار بمب اتمی) را به همراه جان آرچیبالد ویلر) ۱۹۱۱ (بر اساس توصیف «قطره – مایع بور» (۱۹۳۶) در مورد شیوه‌ای که پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته مقید شده‌اند، ارائه کرد. او پی برد که ایزوتوپ ۲۳۵ اورانیم نسبت به ایزوتوپ ۲۳۸ آن که معمولاً بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، به نحو خطرناکی برای انفجار مستعدتر است. سرانجام یافته‌های بور به خصوص هنگامی که از دانمارکی اشغال شده به آمریکا گریخت و به عنوان مشاور تیم سازندهٔ بمب اتمی به فعالیت پرداخت، راه خود را به پروژه بمب اتمی ایالات متحده آمریکا گشود. اما بور نسبت به مشارکت در این فن‌آوری جدید آسوده خاطر نبود و بخش عمده‌ای از دوران باقیمانده زندگی‌اش را وقف تشویق کنترل و محدود کردن جنگ افزارهای هسته‌ای کرد واتم‌ها را در حرکت صلح جویانه برای فیزیکدانانی با دیدگاه‌های مشابه به خودش پایه گذاری کرد. در سال ۱۹۲۲ جایزه نوبل فیزیک به بور اعطا شد.

الکترون‌ها فقط در مدارهای ثابتی وجود دارند که در آن‌جا انرژی تابش نمی‌کنند.