نيلز بور

نيلز بور
Niels Bohr.jpg
وُلِد Niels Henrik David Bohr
(1885-10-07)7 أكتوبر 1885
كوپنهاگن، الدنمارك
توفي 18 نوفمبر 1962(1962-11-18) (عن عمر 77 عاماً)
كوپنهاگن، الدنمارك
القومية دنماركي
المجالات الفيزياء
الهيئات جامعة كوپنهاگن
جامعة مانشستر
الجامعة الأم جامعة كمبردج
جامعة كوپنهاگن
المشرف على الدكتوراه Christian Christiansen
مشرفون أكاديميون آخرون ج. ج. تومسون
إرنست رذرفورد
طلاب دكتوراه هندريك أنتوني كرامرز
مبعث الشهرة تفسير كوپنهاگن
Complementarity
نموذج بور
نظرية سمرفلد-بور
BKS theory
مناظرات بور-أينشتاين
تأثر بـ إرنست رذرفورد
أثر على ڤرنر هايزنبرگ
ڤولفگانگ پاولي
پول ديراك
ليزه مايتنر
ماكس دلبروك
وآخرين كثر
جوائز بارزة
التوقيع
ملاحظات
هارالد بور هو شقيقه الأصغر، وآگه بور هو ابنه.

نيلز (هنريك ديفيد ) بور (بالدنماركية: Niels Henrik David Bohr؛ (النطق الدنماركي: [ˈnels ˈboɐ̯ˀ]؛ عاش 7 أكتوبر 1885 - 18 نوفمبر 1962 ) فيزيائي دانماركي يهودي لامع أسهم بشكل بارز في صياغة نماذج لفهم البنية الذرية إضافة إلى ميكانيكا الكم وخصوصا تفسيره الذي ينادي بقبول الطبيعة الاحتمالية التي يطرحها ميكانيكا الكم، يعرف هذا التفسير بتفسير كوپنهاگن، كما كان رئيس لجنة الطاقة الذرية الدنماركية ورئيس معهد كوپنهاگن للعلوم الطبيعية النظرية. حصل عام 1922 على جائزة نوبل في الفيزياء عن نموذجه للذرة الذي بيّن فيه أن النواة في المركز ومن حولها تدور الإلكترونات في مسالك دائرية كالنظام الشمسي.

نيلز بور شاباً. التاريخ الدقيق للصورة غير معروف.
نيلز بور وألبرت أينشتاين يتناقشان حول نظرية الكم في منزل پول إرنفست في لايدن (ديسمبر 1925).

كان رئيس لجنة الطاقة الذرية الدنماركية ورئيس معهد كوپنهاگن للعلوم الطبيعية النظرية، حصل على الدكتوراه في الفيزياء عام 1911، ثم سافر إلى جامعة كمبردج حيث أكمل دراسته تحت إشراف العالم طومسون الذي اكتشف الإكترون، وبعدها انتقل إلى مانشستر ليدرس على يد العالم إرنست رذرفورد مكتشف نواة الذرة، وسرعان ما أهتدى بور إلى نظريته عن بناء الذرة. ففى 1913 نشر بور بحث تحت عنوان: عن تكوين الذرة والجسيمات في المجلة الفلسفية، ويعتبر هذا البحث من العلامات في علم الفيزياء. تزوج بور عام 1912 وكان له خمسة أولاد.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

السيرة الذاتية

ورث بور أهتمامه بالعلوم عن أبيه، كريستيان بور، الذي كان أستاذ الفيزيولوجية في جامعة كوپنهاگن. انتسب بور بعد إتمام دراسته الثانوية إلى جامعة كوبنهاگن عام 1903 وأنهى المرحلة الجامعية الأولى عام 1908، وصار بعدها مساعداً لأستاذ الفيزياء وباحثاً في الجامعة نفسها. وعمل بعد أن نال شهادته الجامعية الأولى في بحوث التوتر السطحي للسوائل، ونشر في مجلة انكليزية أول بحث لفت النظر إلى موهبته. ثم عمل في مجال النظرية الإلكترونية للمعادن ليحضر أطروحة الدكتوراه. نال شهادة الدكتوراة في الفيزياء عام 1911، وسافر بعدها إلى جامعة كمبردج (إنكلترا) للعمل في مخبر جوزيف جون طُمْسون (1856-1940) J.J.Thomson مستأنفاً ما كان بدأه في أطروحة الدكتوراه (النظرية الإلكترونية للمعادن). ثم انتقل إلى مانشستر Manchester في العام التالي وصار هناك تلميذ الفيزيائي البريطاني إرنست رذرفورد (1871-1937) E. Rutherford الذي كان يهتم آنذاك بفيزياء نواة الذرة، وما لبث أن عهد إليه بإلقاء دروس في جامعة مانشستر لطلاب الطب عام 1913 ثم لطلاب الفيزياء عام 1914.[1]

عاد بور إلى كوپنهاگن عام 1916 وعين أستاذاً في جامعتها. وفي عام 1920 أُنشئت لأجله مؤسسة الفيزياء النظرية وأصبح مديرها. وعلى بحوثه الشهيرة في هذا المضمار نال جائزة نوبل في الفيزياء عام 1922.

كان أستاذاً زائراً في جامعة پرنستون (الولايات المتحدة) عام 1939. وما كاد يعود إلى بلاده حتى اندلعت الحرب العالمية الثانية، واحتلت القوات الألمانية الدنمارك عام 1940. وعلم في 29 أيلول 1943 أن الألمان عازمون على اعتقاله لرفضه الإسهام في صنع قنبلة ذرية ألمانية فهرب في الليلة التي تليها إلى السويد مع زوجته على متن قارب صيد، ومن هناك استقل طائرة إلى انكلترة، ثم إلى الولايات المتحدة الأمريكية حيث عمل تحت اسم مستعار هو «نيكولاس بيكر»، مستشاراً علمياً في مختبر سري قائم في لوس ألاموس Los Alamos يصنع القنبلة الذرية الأمريكية.

عاد إلى بلاده عام 1945 ليستأنف بحوثه في الفيزياء النظرية؛ فخصصت له حكومته قصراً للسكن مدى الحياة يليق بأمثاله من مشاهير العلماء. توفي من جلطة دموية في شريان القلب.


نظرية بناء الذرة

وعندما وفد إلى مانشستر وجد رذرفورد قد أنجز النموذج الذري المعروف اليوم باسمه، والذي يقول بأن القسم الأعظم لكتلة الذرة مكثف في نواة مركزية ذات شحنة كهربائية موجبة وتدور حولها في أفلاك متوالية إلكترونات سالبة الشحنة عددها يساوي رتبة العنصر في الجدول الدوري لتصنيف العناصر الكيمياوية. كان نموذج رذرفورد هذا ينطوي على تناقض داخلي، على صعيد فيزياء ذلك العصر، يهدِّد فكرة هذا النموذج من أساسها. ذلك أن الإلكترونات الدوارة لابد أن تشع من طاقتها الذاتية خسارة متزايدة من شأنها أن تجعل الإلكترونات تسقط على النواة في زمن وجيز جداً بحركة حلزونية، فيكون طيف إصدار الطاقة مستمراً، لا طيفاً متقطعاً مؤلفاً من خطوط دقيقة منفصلة من قبيل ما تعطيه التجارب.

صب بور اهتمامه على معالجة هذا التناقض. فنشر، إبان عامي 1912 و 1913 ثلاث أوراق عن هذا الموضوع معتمداً على نظرية پلانك Planck الجديدة في كموم الطاقة. وأضاف فرضية أخرى تقول بأن الإلكترونات لا يمكن أن تتخذ لها حول النواة سوى عددٍ محدود من المدارات تقابل عدداً مساوياً من سويات الطاقة في الذرة، وأن قفزة الإلكترون من مدار إلى مدار ذي طاقة أخفض تؤدي إلى صدور فرق الطاقة محمولاً على موجة كهرمغنطيسية ذات تواتر اهتزازي يساوي فرق الطاقة مقسوماً على ثابتة بلانك. ويمتاز العنصر الكيمياوي الواحد بمجموعة تواترات محدودة خاصة به. وقد أنجز بور حساب مداراته الكمومية هذه في ذرة الهدروجين، فتبين له أنها تتفق بكل دقة مع نتائج القياسات الطيفية. فكان لهذا الاكتشاف صدى واسع، واشتهر باسم «ذرة بور»، مع ما ينطوي عليه هذا النموذج من عزم مغنطيسي إلكتروني عنصري، عرف باسم «مغنطون magneton بور» واتضح اتفاقُ قيمته المحسوبة مع القيمة التجريبية المقيسة.

تُصَوِّرُ نَظَرِيَّةُ بور الذرة من الداخل كالمجموعة الشمسية، حيث النواة في المركز والإلكترونات تدور في مدرات حولها - مع الفرق ان مدارات الكواكب تتفاوت إتـِّسـاعاً على خلاف مدرات الإلكترونات الثابتة. حصل عام 1922 على جائزة نوبل في نموذجه للذرة. ويرجع اليه الفضل في التوفيق بين نظريتي رذرفورد وماكسويل عندما بين أن الذرة لا تشعّ في الحالة المستقرة.

الجدير بالذكر أنّ ماكسويل إعتمد على قوانين نيوتن الكلاسيكسة عند دراسته للذرة وقال انه ≪عند تحرك جسم مشحون بشحنة حول جسم مشحون بشحنة مخالفة فإنّ الجسم يشعّ باستمرار ويصغر نصف قطر مدار الجسيم إلى ان يصطدم بالجسم الآخر≫. بتطبيق المذكور على الذرّة نجد أنّها في حالة إشعاع مستمر وسيصطدم الإلكترون حتماً بالنواه وينتهي النظام الذري.

وكان للميكانيك الموجي الذي ابتدعه لوي دي بروي L.De Broglie، ولمبدأ الارتياب الذي وضعه هايزنبرگ W. Heisenberg والذي يقول إن ما نستكشفه من ظواهر في مضمار الذرة ليس مستقلاً عن وسائل رصده التجريبية، شأن كبير في توصل بور إلى إصدار «مبدأ التتامية» complémentarité القائل بأن الجسيم المتحرك والموجة التي تواكبه تمثلان، مظهرين متتامين لحقيقة واحدة، لا يمكن رصدهما في وقت معاً في عملية رصد واحدة. كان بور يرى في هذا المبدأ ناموساً أساسياً من نواميس الطبيعة لدرجة أن عممه فيما بعد على البيولوجية (علم الحياة). وبهذا الصدد كان يرى أن الإنسان مشاهد وممثل معاً في مسرح الحقيقة الواقعية؛ وإذا شاء أن يقتصر على المشاهدة فلا يمكنه الإسهام في العمل لأنه إن فعل شوش ما كان يريد أن يرصده.

ضرب بور بسهم وافر في الفيزياء النووية أيضاً. فقد اقترح عام 1933 نظرية في التفكك النووي (نموذج القطرة)، ثم طبق هذا النموذج على الانشطار النووي عام 1939، ففسر قابلية اليورانيوم 235 الكبيرة للانشطار وتنبأ بقابلية انشطار البلوتونيوم 239 قبل اكتشافها.

تطبيقات النظرية

أدت هذه النظرية إلى إلغاء جميع النظريات التي سبقتها، مما جعل ألبرت أينشتاين إلى الاعجاب بها واصفاً ايها بالتحفة الرياضية، ومن خلال هذه النظرية استطاع بور أن يصور ذرة الهيدروجين فقد كان معروفاً وقتها أن غاز الهيدروجين إذا ارتفعت درجة حرارته فإنه يضيء وهذا الضوء لا يشمل كل الألوان بل يتكون من لون له ذبذبات خاصة ومحددة. وبمنتهى الدقة استطاع بور ان يحدد طول الموجات لكل الألوان التي يطلقها غاز الهيدروجين، كما استطاع ان يفسر حجم الذرات لأول مرة.

جائزة نوبل

في كوبنهاجن عام 1920 افتتح معهد الفيزياء النظرية وعُيِّن بور مديراً له فانضم له عدد من العلماء وأصبح مركزاً للإبحاث الجديدة في الفيزياء. تم قبول هذه النظرية العبقرية من العلماء والتي استحق عليها جائزة نوبل في الفيزياء عام 1922

صعوبات

للأسف، هناك عدد من النقاط التي أغفلها بور واضعفت نظريته وهي:

  1. درس على نظام ذرة الهيدروجين ابسط نظام ذري ولم يستطع تفسير طيف الهليوم.
  2. افترض بمعادلاته الإلكترون جسيم مادي سالب فقط ولم يأخذ في الاعتبار أن له خواص موجية.
  3. افترض أنه يمكن تحديد مكان وسرعة الإلكترون في آن واحد وهو مايستحيل علمياً.

هذه المشاكل واجهت النظرية لكونها اقتصرت على تفسير ذرة الهيدروجين ولم تساعد العلماء على تفسير حركة الألكترون في ذرات أثقل وزنا، ولم يستطع بور أن يجد حلا. في عام 1925 اكتشف العالم الألماني ڤرنر هايزنبرگ وآخرون (لويس دي بروي وشرودنگر)الحل في النظرية الذرية الحديثة، مع العلم أن هؤلاء العلماء درسوا في كوبنهاجن وتناقشوا كثيراً مع بور الذي شجعهم على المضى أكثر في أبحاثهم. وله محاورات في فلسفة الفيزياء مع آينشتاين وشرودنجر وهايزنبيرج.

طرائف

حصلت هذه القصة في جامعة كوبنهاجن بالدنمارك، في امتحان الفيزياء كان أحد الاسئلة كالتالي:

كيف تحدد ارتفاع ناطحة سحاب باستخدام البارومتر(جهاز قياس الضغط الجوي) ؟

الاجابة الصحيحة كانت بديهية وهي قياس الفرق بين الضغط الجوي على الأرض وعلى ناطحة السحاب. كانت اجابة أحد الطلبة مستفزة لأستاذ الفيزياء لدرجة أنه أعطاه صفرا دون اتمام إصلاح بقية الاجوبة واوصى برسوبه لعدم قدرته المطلقة على النجاح، وكانت إجابة الطالب كالتالي: أربط البارومتر بحبل طويل وأدليه من أعلى الناطحة حتى يمس الأرض ثم أقيس طول الخيط".

قدم الطالب تظلما لإدارة الجامعة مؤكدا أن إجابته صحيحة مائة في المائة وحسب قانون الجامعة عين خبير للبت في القضية، وأفاد تقرير الخبير أن إجابة الطالب صحيحة لكنها لا تدل على معرفته بمادة الفيزياء وقرر إعطاء الطالب فرصة أخرى وإعادة الامتحان شفاهيا وطرح عليه الحكم نفس السؤال، فكر الطالب قليلا ثم قال: لدي إجابات كثيرة لقياس ارتفاع الناطحة ولا أدري أيها أختار، فقال له الحكم: هات كل ما عندك، فاجاب الطالب: يمكن إلقاء البارومتر من أعلى الناطحة ويقاس الوقت الذي يستغرقه حتى يصل إلى الأرض وبالتالي يمكن معرفة ارتفاع الناطحة إذا كانت الشمس مشرقة، يمكن قياس طول ظل البارومتر وطول ظل الناطحة فنعرف طول الناطحة من قانون التناسب بين الطولين وبين الظلين.

إذا أردنا أسرع الحلول فإن أفضل طريقة هي أن نقدم البارومتر هدية لحارس الناطحة على أن يعلمنا بطولها. أما إذا أردنا تعقيد الأمور فسنحسب ارتفاع الناطحة بواسطة الفرق بين الضغط الجوي على سطح الأرض وأعلى الناطحة باستخدام البارومتر. كان الحكم ينتظر الاجابة الأخيرة التي تدل على فهم الطالب لمادة الفيزياء، بينما الطالب يعتبرها الاجابة الأسوأ نظرا لصعوبتها وتعقيدها، بقي أن تعرف أن اسم الطالب هو "نيلز بور" وهو لم ينجح فقط في مادة الفيزياء بل أنه حاز علي جائزة نوبل للفيزياء.

بور والقنبلة الذرية

استمر بور في دراسة تركيب نواة الذرة، في عام 1930 كان أول من اكتشف أن النظائر المشعة التي ظهرت في فلق النواة هي اليورانيوم 235، مما كان لهذا الاكتشاف اثره الهام بعد ذلك. عندما احتل الألمان الدنمارك في عام 1940 واجه الكثير من الصعوبات حيث أنه كان معاد للنازية كما أن أمه كانت يهودية فاضطر للهرب عام 1943 إلى السويد، وساعد عدداً كبيراً من اليهود على الهرب ثم سافر إلى إنجلترا ومنها إلى أمريكا وهناك ساعد في إنتاج القنبلة الذرية.

عند انتهاء الحرب عاد إلى كوبنهاجن ورأس معهد الفيزياء النظرية، وحاول جاهداً أن يسيطر على استخدام الطاقة النووية دون أن ينجح، حتى توفى 1962. استطاع أحد أولاده آگه بور ان يحصل على نوبل في الفيزياء عام 1975. سيبقى بور من أعظم العلماء رغم أن نظريته قد تجاوزتها الفيزياء الحديثة ولكن جانب منها صحيحاً حتى اليوم، كما أنها ساعدت على تطور الكثير من النظريات الأخرى.

نشاطات أخرى

ومن نشاطات بور الأخرى ولعه بالرياضة وكانت له شعبية كبيرة لاعب كرة قدم. ونشط إبان الحرب العالمية الثانية وبعدها للتحذير من خطر انتشار الأسلحة النووية. وحض الرئيس الأمريكي فرانكلن روزڤلت على تبادل المعلومات النووية السرية مع الاتحاد السوفيتي لايجاد ثقة متبادلة بين رأسي المعسكرين تخفف من التوتر الدولي وتحد من تفاقم سباق التسلح، وقاد حملة عنيفة تأييداً للسلام العالمي وحرية الفكر. وكتب عام 1951 إلى منظمة الأمم المتحدة رسالة تندد بالأسلحة النووية وتشرح أخطارها.

تأثير كيركگارد على بور

من المسلم به أن بور قرأ كتابات فيلسوف القرن 19 الوجودي المسيحي الدنماركي، سورن كيركگارد. ويجادل ريتشارد رودز في صناعة القنبلة الذرية The Making of the Atomic Bomb[2] أن بور تأثر بكيركگارد عبر الفيلسوف هارالد هوفدنگ، الذي كان متأثراً بشدة بكيركگارد والذي كان صديقاً قديماً لوالد بور. وفي 1909، أرسل بور إلى شقيقه كتاب كيركگارد مراحل في طريق الحياة كهدية عيد ميلاد. وفي الرسالة المرفقة، كتب بور، "إنه الشيء الوحيد الذي أملك لأرسله للبيت؛ ولكني لا أعتقد أنه سيكون سهلاً العثور على أي شيء أفضل.... بل أني أعتقد أنه أحد أسعد الأشياء التي قرأتها، على الاطلاق." استمتع بور بلغة كيركگارد وأسلوبه الأدبي، ولكنه ذكر أن لديه بعض "الاعتراض على [أفكار كيركگارد]." [3]

ذكراه

مقبرة أسرة بور في أسيستنز كيركگارد في كوپنهاگن، حيث بدأ الزوار في وضع أزواج من النرد على قاعدة الضريح، ويُفترض أن ذلك في إشارة إلى مناظرات بور-أينشتاين.

انظر أيضاً

الهامش

  1. ^ أدهم السمان. "بور (نيلز)". الموسوعة العربية. Retrieved 2012-04-20. 
  2. ^ Rhodes 1986, p. 60.
  3. ^ Register, Bryan (1 December 1997). "Complementarity: Content, Context and Critique". Retrieved 21 December 2006. 
  4. ^ CERN History
  5. ^ The coins and banknotes of Denmark (PDF). Danmarks Nationalbank. 2005. pp. 20–21. ISBN 87-87251-55-8. Retrieved 7 September 2010. 
    "500-krone banknote, 1997 series". Danmarks Nationalbank. Retrieved 7 September 2010. 

المصادر

وصلات خارجية


Crystal Clear app Community Help.png هذه بذرة مقالة عن حياة شخصية تحتاج للنمو والتحسين، فساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها.