الحلقة الرابعة عشر مفاجأة لطلاب الثانوية العامة

نيلس دافيد بور : أبو نظرية بناء الذرة
ولد سنة 1885 في مدينة كوبنهاجن. في سنة 1911 حصل علي الدكتوراه في الفيزياء وبعد ذلك سافر إلي كمبريدج وهناك أكمل دراسته بإشراف تومسون العالم الكبير الذي أكتشف الإلكترون وبعد ذلك أنتقل بور إلي مانشستير وهناك درس أرنست رذرفورد الذي أكتشف بعد ذلك نواة الذرة وبسرعة أهتدي بور إلي نظريته عن بناء الذرة ...
والبحث الذي ألفه بور ويعتبر من علامات العصر عنوانه عن تكوين الذرة والجسيمات وقد نشر هذا البحث في المحلة الفلسية سنة 1913ونظرية بور تصور لنا الذرة من الداخل كالمجموعة الشمسية مكونة من الكترونات تدور في مدارات حول النواة مع خلاف واحد هام : وهو أن مدارات الكواكب تتفاوت اتساعا بينما مدارات الإلكترونات ثابتة .
هذه النظرية قضت تماما علي النظرية القديمة كلها ولذلك أعلن أينشتين العالم الكبير إعجابه الكبير بنظرية بور وأعتبرها تحفة رياضية وعن طريق هذه النظرية استطاع بور ان يصور لنا ذرة الهيدروجين فقد كان معروفا أن غاز الهيروجين إذا ما أرتفعت درجة حرارته فإنه يضئ وهذا الضوء لا يشمل كل الألوان إنما ضوؤه له ذبذبات خاصة محددة ..
وأستطاع بور بمنتهي الدقة أن يحدد لنا طول الموجات لكل الألوان التي يطلقها غاز الهيدروجين وأستطاع بور لأول مرة أن يفسر لنا حجم الذرات وسرعان ما قبل العلماء هذه النظرية الجديدة التي استحق عليها جائزة نوبل في الفيزياء سنة 1992..
وفي سنة 1920 افتتح معهد الفيزياء النظرية في كوبنهاجن وعين بور مديرا له فانضم له عدد من العلماء النابهين وأصبح مركزا للأبحاث الجديدة في الفيزياء ..
سرعان ما ظهرت مشاكل واجهت نظرية بور التي اقتصرت علي تفسير ذرة الهيدروجين ووجد العلماء صعوبات كثيرة في تفسير حركة الإلكترون في ذرات أثقل وزنا وقد أدرك بور هذه الصعوبة ورغم عبقريته لم يستطع أن يجد لها حلا وكان لابد من اكتشاف جذري لهذه المسألة ..
أما الحل فقد جاء بعد ذلك .. أكتشفه العالم الألماني هيزنبرج وآخرون سنة 1925 ومن الطريف أن هيزنبرج والعلماء الآخرون قد درسوا في كوبنهاجن ودارت بينهم مناقشات كبيرة مع نيلس بور وقد شجع بور الكثير من العلماء علي المضي في ابحاثهم ..
وفي سنة 1930 مض1ي بور يدرس تركيب نواة الذرة وهو اول من اهتدي إلي ان النظائر المشعة التي ظهرت في فلق النواة هي اليوارنيوم 235 وكان لهذا الإكتشاف أثره البالغ فيما حدث بعد ذلك وفي سنة 1940 احتل الألمان الدانمرك وكان موقفه صعبا فهو معاد للنازية بوضوح ولأن امه يهودية هرب في سنة 1943 إلي السويد وساعد عددا كبيرا من اليهود علي الفرار ثم سافر إلي انجلترا ومنها إلي أمريكا وهناك ساعد علي إنتاج القنبلة الذرية ..
وبعد الحرب عاد إلي كوبنهاجن ورأس معهد الفيزياء النظرية حتي وفاته سنة 1962 وحاول بور جاهدا دون فائدة أن ينجح في السيطرة علي استخدام الطاقة النووية دون أن ينجح ..
وتزوج بور سنة 1912 في نفس الوقت الذي كان ينجز فيه عمله العظيم وترك خمسة من الأولاد واحد منهم إسمه آجي بور حصل علي جائزة نوبل في الفيزياء سنة 1975 .كان بور من أحب العلماء في العالم فقد كان لطيفا وكان بالغ الرحمة والإنسانية ..
وعلي الرغم من أن نظريته قد تجاوزتها الفيزياء الحديثة فإنه سوف يبقي واحد من أعظم العلماء فلا يزال جانب من نظريته صحيحا إلي اليوم كما أن نظريته قد ساعدت علي تكوين نظريات أخري في الفيزياء
نيلز (هنريك ديفيد ) بور (بالإنجليزية: Niels Henrik David Bohr)(ويكتب أحيانا بوهر) (7 أكتوبر 1885 - 18 نوفمبر 1962 ) فيزيائي دانماركي مسيحي،ولد في كوبنهاجن أسهم بشكل بارز في صياغة نماذج لفهم البنية الذرية إضافة مإلى ميكانيك الكم و خصوصا تفسيره الذي ينادي بقبول الطبيعة الاحتمالية التي يطرحها ميكانيك الكم ، يعرف هذا التفسير بتفسير كوبنهاغن،
كان رئيس لجنة الطاقة الذرية الدنماركية و رئيس معهد كوبنهاغن للعلوم الطبيعية النظرية ، حصل على الدكتوراه في الفيزياء عام 1911، ثم سافر إلى كمبريدج حيث أكمل دراسته تحت إشراف العالم تومسون الذى اكتشف الأكترون، و بعدها انتقل إلى مانشستر ليدرس على يد العالم أرنست رذرفورد مكتشف نواة الذرة ، و سرعان ما أهتدى بور إلى نظريته عن بناء الذرة. ففى 1913 نشر بور بحث تحت عنوان : عن تكوين الذرة و الجسيمات في المجلة الفلسفية ، و يعتبر هذا البحث من العلامات في علم الفيزياء. تزوج بور عام 1912 و كان له خمسة اولاد.
نظرية بناء الذرة
تصور نظرية بور الذرة من الداخل كالمجموعة الشمسية، حيث النواة في المركز و الألكترونات تدور في مدراتها حول النواة مع الفرق ان مدارات الكواكب تتفاوت اتساعاً أما مدرات الألكترونات ثابتة. حصل عام 1922 على جائزة نوبل في نموذجه للذرة الذي بيّن فيه أن النواة في المركز و من حولها تدور الإلكترونات في مسالك دائرية كالنظام الشمسي. يرجع اليه الفضل في التوفيق بين نظريتي رذرفورد وماكسويل عندما بين أن الذرة لا تشع في الحالة المستقرة. الجدير بالذكر ان ماكسويل اعتمد على قوانين نيوتن الكلاسيكسة عند دراسته للذرة وقال انه" عند تحرك جسم مشحون بشحنة حول جسم مشحون بشحنة مخالفة فان الجسم يشع باستمرار ويصغر نصف قطر مدار الجسيم إلى ان يصطدم بالجسم الآخر". وبتطبيق هذا على الذرة نجدها انها في حالة اشعاع مستمر وسيصطدم الإلكترون حتماً بالنواه وينتهي النظام الذري.
تطبيقات النظرية
أدت هذه النظرية إلى إلغاء جميع النظريات التي سبقتها، مما جعل ألبرت أينشتين إلى الاعجاب بها واصفاً ايها بالتحفة الرياضية، و من خلال هذه النظرية استطاع بور أن يصور ذرة الهيدروجين فقد كان معروفاً وقتها أن غاز الهيدروجين إذا ارتفعت درجة حرارته فإنه يضيء و هذا الضوء لا يشمل كل الألوان بل يتكون من لون له ذبذبات خاصة و محددة. و بمنتهى 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 و عين بور مديراً له فانضم له عدد من العلماء و أصبح مركزاً للإبحاث الجديدة في الفيزياء. تم قبول هذه النظرية العبقرية من العلماء و التي 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 الهيليوم
2.افترض بمعادلاته الإلكترون جسيم مادي سالب فقط ولم يأخذ في الإعتبار أن له خاص 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 و لم تساعد العلماء على تفسير حركة الألكترون في ذرات أثقل وزنا، و لم يستطع بور أن يجد حلا. في عام 1925 اكتشف العالم الألماني فيرنر هايزنبرج و آخرون (دي براولي & شرودنجر)الحل في النظرية الذرية الحديثة، مع العلم أن هؤلاء العلماء درسوا في كوبنهاجن و تناقشوا 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، و في امتحان الفيزياء كان أحد الاسئلة كالتالي:كيف تحدد ارتفاع ناطحة سحاب باستخدام البارومتر( جهاز قياس الضغط الجوي) ؟
الاجابة الصحيحة كانت بديهية و هي قياس الفرق بين الضغط الجوي على الأرض و على ناطحة السحاب. كانت اجابة لأحد الطلبة مستفزة لأستاذ الفيزياء لدرجة أنه أعطاه صفرا دون اتمام اصلاح بقية الاجوبة و اوصى برسوبه لعدم قدرته المطلقة على النجاح، و كانت إجابة الطالب كالتالي : أربط البارومتر بحبل طويل و أدليه من أعلى الناطحة حتى يمس الأرض ثم أقيس طول الخيط".
قدم الطالب تظلما لإدارة الجامعة مؤكدا أن إجابته صحيحة مائة في المائة و حسب قانون الجامعة عين خبير للبت في القضية، و أفاد تقرير الخبير أن إجابة الطالب صحيحة لكنها لا تدل على معرفته بمادة الفيزياء و قرر إعطاء الطالب فرصة أخرى و إعادة الامتحان شفاهيا و طرح عليه الحكم نفس السؤال، فكر الطالب قليلا ثم قال: لدي إجابات كثيرة لقياس ارتفاع الناطحة و لا أدري أيها أختار، فقال له الحكم: هات كل ما عندك، فاجاب الطالب : يمكن إلقاء البارومتر من أعلى الناطحة و يقاس الوقت الذي يستغرقه حتى يصل إلى الأرض و بالتالي يمكن معرفة ارتفاع الناطحة إذا كانت الشمس مشرقة، يمكن قياس طول ظل البارومتر و طول ظل الناطحة فنعرف طول الناطحة من قانون التناسب بين الطولين و بين 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 و أعلى الناطحة باستخدام البارومتر .
كان الحكم ينتظر الاجابة الأخيرة التي تدل على فهم الطالب لمادة الفيزياء, بينما الطالب يعتبرها الاجابة الأسوأ نظرا لصعوبتها و تعقيدها، بقي أن تعرف أن اسم الطالب هو " نيلز بور " و هو لم ينجح فقط في مادة الفيزياء بل أنه حاز علي جائزة نوبل للفيزياء.
بور و القنبلة الذرية
استمر بور في دراسة تركيب نواة الذرة، في عام 1930 كان أول من اكتشف أن النظائر المشعة التي ظهرت في فلق النواة هي اليورانيم 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 امه كانت يهودية فاضطر للهرب عام 1943 إلى السويد، و ساعد عدداً كبيراً من اليهود على الهرب ثم سافر إلى إنجلترا و منها إلى أمريكا و هناك ساعد في إنتاج القنبلة الذرية. و عند انتهاء الحرب عاد إلى كوبنهاجن و رأس معهد الفيزياء النظرية، و حاول جاهداً ان يسيطر على استخدام الطاقة النووية دون أن ينجح، حتى توفى 1962. استطاع أحد أولاده آجى بور ان يحصل على نوبل في الفيزياء عام 1975. و سيبقى بور من أعظم العلماء رغم ان نظريته قد تجاوزتها الفيزياء الحديثة و لكن جانب منها صحيحاً حتى اليوم، كما أنها ساعدت على تطور الكثير من النظريات الأخرى.
نيلز هـ.د. بور (Niels Henrick David Bohr) ولد عام 1885 في كوبنهاجن بالدنمرك وتوفي عام 1962.
بعد أن درس بور في جامعة كوبنهاجن توجه إلى كمبريدج وبعد شهور قليلة إلى مانشستر ليعمل مع رذرفورد وفي عام 1913 نشر بحثه الشهير في التركيب الذري حيث أدخل نظرية الكم الموضوعة حديثاً في نموذجه بطريقة جيدة ورائعة .
في عام 1916 أصبح بور أستاذاً للطبيعة النظرية في جامعة كوبنهاجن وأصبح معهده للفيزياء النظرية (المؤسس عام 1921) مركزاً دولياً حيث يمضي به معظم فيزيائيو العالم النوابغ بعض الوقت كزائرين وقد منح بور جائزة نوبل عام 1922.
بعد شغله الرائد عن ذرة الهيدروجين قدم بور مساهمات هامة وبارزة لتطوير الفيزياء الذرية وفيما بعد أيضاً لتطوير الفيزياء النووية من خلال أبحاثه واتصالاته الشخصية مع فيزيائيين آخرين حيث وضع مفهومي نموذج القطرة السائلة للنواة وكذلك نموذج النواة المركبة .
يعد مبدأ التتاميّة complementarily لبور والمعروف أيضاً باسم مبدأ بور للتتاميّة مع نظرية إنشتاين النسبية إحدى دعامتي الفيزياء الحديثة .