تام، ایگوْر یفگنیویچ

[igor yefgenyevič tām]
Igor Evgenievich Tamm
(ت. ولادیووْستوْك، روسیه، 17 تیر 1274/ 8 ژویه‌ی 1895؛ و. مسكو، روسیه، 23 فروردین 1350/ 12 آوریل 1971)، فیزیك.
خانواده‌ی تام از سال 1278 در شهر ییلیزاوت گرات (كیرِواگرات كنونی)، كه پدرش در آنجا مهندس راه و ساختمان بود، زندگی می‌كرد. تام، پس از آن كه در 1292 از تحصیل در دبیرستان فراغت یافت، به مدت یك سال در دانشگاه ادینبرا به تحصیل پرداخت؛ در اوایل جنگ جهانی اول به سال 1293 به روسیه مراجعت كرد و به دانشكده‌ی فیزیك و ریاضیات دانشگاه مسكو وارد شد. در 1296 عضوی از شورای نمایندگان كارگر و سرباز شهر ییلیزاوات گرات بود و شركت در اولین كنگره‌ی شوراها در پتروْگراد به او محوّل شد. تام در سال بعد، از دانشگاه مسكو فارغ التحصیل شد، و در 1300-1301 در مؤسسه‌ی پوْلی تكنیك اوْدسا به كار پرداخت؛ در این مؤسسه‌ی مندیلشتام، كه در زندگی علمی بعدی تام نفوذ فراوان داشت، استاد بود.
تام از سال 1301 در مسكو مشغول به كار شد. در 1303 اولین اثر علمی خود را درباره‌ی برقپویایی (الكتروْدینامیكِ) رسانه‌های ناهمسان (anisotropic) در نظریه‌ی خاص نسبیّت بچاپ رسانید، و رئیس گروه فیزیك نظری دانشگاه مسكو شد، و تا سال 1320 آن را اداره كرد. در 1313، پس از انتقال فرهنگستان علوم شوروی به مسكو، نامزد مدیریت بخش نظری مؤسسه‌ی فیزیكی پ. ن. لیئبیدیف شد؛ و پس از آن، فعالیت او در آنجا متمركز گردید.
اولین تحقیق علمی تام، كه زیر نفوذ مندیلشتام شروع شد، به برقپویایی رسانه‌های ناهمسان، نورشناسی بلورها در نظریه‌ی نسبیت، نظریه‌ی كوانتوْمی پارامغناطیس، و مكانیك كوانتوْمیِ غیرنسبیّتی اختصاص داشت. تام، در یك تحقیق عمده درباره‌ی نظریه‌ی كوانتوْمیِ پخشِ مولكولی نور در اجسام جامد (1309)، اولین اندازه گیری امواج كشسان (صوت)‌در اجسام جامد را انجام داد و مفهوم كوانتوْمهای صوت را شناساند؛ این مفهوم، كه بعدها از جانب ی.ا. فرنكل «فوْنوْن» نامیده شد، در فیزیك آن زمان به طور وسیعی پذیرفته شد. در این كار او درباره‌ی پخش نور ریلی (خط دوگانه‌ی مندیلشتام- برییوئن) و پخش مركب («اثر رامان») نیز تحقیق كرد؛ اثر یاد شده در سال 1309 توسط مندیلشتام و گ.س. لاندسبیرگ در بلورها، و در همان زمان، به وسیله‌ی چ.و رامان و كریشنان در مایعات كشف شد.
تام در سال 1309 دو اثر در ارتباط با پدیده‌ی مكانیك كوانتوْمی نسبیّتی الكترون، «درباره‌ی برهمكنش الكتروْنهای آزاد» [‌به آلمانی]، و «یادداشتی درباره‌ی نظریه‌ی نور و پراكنش دیرك» [ به روسی] كه به وسیله‌ی دیرَك تنظیم شده بود، منتشر كرد. نظریه‌ی دیرك وقتی كه منتشر شد تقریباً مورد قبول عموم قرار گرفت، زیرا خود به خود به وجود یك چرخ (اسپین) در الكترونْ منجر شد و تعبیر طبیعی ساختار ظریف در طیفِ اتوْم ئیدروْژن را میسر ساخت. اما مفاهیم حالتهای كارمایه‌ی منفی كه در این نظریه مندرج بودند تا زمان كشف پوْزیتروْن، غیرعادی به نظر می‌رسیدند و نیازمند به پژوهش تفصیلی‌تر پیامدهای نظریه و تأیید تجربی آنها بودند.
تام، به كمك یك روش مكانیكی كوانتوْمی فوق العاده دقیق، نتایجی را كه قبلاً توسط فلیكس كلاین ویوْشیوْنیشینا بر پایه‌ی روش تناظر بدست آمده بود تأیید و تصدیق كرد. او همچنین ثابت كرد كه، بر طبق نظریه‌ی دیرك، پخش كوانتوْمهای كم بسامدی كه از الكترونهای آزاد حاصل می‌شوند باید با كارمایه‌های منفی الكتروْن از طریق حالتهای میانجی رخ دهد. بنابراین ثابت شد كه حالتهای كارمایه‌ی منفی را نمی‌توان از نظریه‌ی دیرك كنار گذاشت. در این كار تام روش جدیدی هم برای محاسبه پیشنهاد كرد كه بعداً به همت هـ. ب. كازیمیر گسترش یافت و به نام او نامیده شد. تام، همزمان با دیرك و اوْپنهایمر، مستقلاً نتیجه گرفت كه سقوط یك الكتروْن آزاد به ترازی منفی اجتناب ناپذیر است و احتمال نابودی الكترون و «حفره» را تعیین كرد.
تام در سالهای 1310-1312 درباره‌ی نظریه‌ی كوانتوْمی فلزات، مخصوصاً اثر خارجی نور در فلزات و ترازهای حالت الكتروْنها در سطح فلز، به تحقیق پرداخت. كار او با س.پ. شوبین اولین كاری بود كه نشان می‌داد، اثر خارجی نور معلول جهشی است در ظرفیت (پوْتانسیئل) كه در خلأ مرز فلز روی می‌دهد و با اثر جذب سطحی نور همراه است، در حالی كه جذب نور به وسیله‌ی فلز با اثر حجم مرتبط است. تام، در كارهائی كه از تاریخ 1311-1312 انجام داد، نخستین كسی بود كه بر مبنای مكانیك كوانتوْمی، ثابت كرد كه، در كنار حالتهای معلوم الكتروْن «منطقه» در داخل بلور، ممكن است حالتهای الكتروْنی از نوعی كاملاً متفاوت در سطح بلور نیز وجود داشته باشد. تحقیقات نظری و تجربی بیشتر درباره‌ی نیمه رساناها و برقبندها (dielectrics) تأیید كردند كه این «ترازهای سطحی الكتروْنهای تام» در بسیاری از پدیده‌های فیزیكی، مخصوصاً در نیمه رساناها، مشهودند و به لایه‌های «سدّی» می‌انجامند.
از سال 1313 تام تحقیقات خود را به هسته‌ی اتوْمی و اشعه‌ی كیهانی اختصاص داد. دو مقاله از نخستین نوشته‌های او به ماهیت نیروهای هسته‌ای مربوط بودند: «نیروهای تبادل میان نوْترونها و پروْتوْنها، و نظریه‌ی فِرمی» (1313) و «پرتوزایی بتا و نیروهای هسته‌ای» (1315)، تام، با استفاده از نظریه‌ی فرمی درباره‌ی تشعشع بتا، درصدد تعیین این نكته برآمد كه آیا نیروهای هسته‌ای ممكن است در اثر تبادل بین نوكلئوْنها، الكتروْنها، و نوترینوْها بوجود آیند. او در مقاله‌ی سال 1313 فوْرمولی برای ظرفیت بدست داد و كمیّت نیروئی را كه در این جریان سر برمی‌آورد ارزیابی نمود، اما ثابت شد كه این نوع برهمكنش تبادلی در مقایسه با نیروهای هسته‌ای مشهود بسیار ضعیف است و در نتیجه نمی‌توان از این برهمكنش برای تبیین آن نیروها استفاده كرد. بعدها كشف شد كه ماهیت تبادلی نیروهای هسته‌ای با فعالیت متناظر است؛ اما این تبادل، برخلاف اظهارنظر تام، به وسیله الكتروْنها و نوترینوْها تحقق نمی‌یابد، بلكه به وسیله‌ی پی مزوْنها صورت می‌پذیرد. كلیه‌ی نظریه‌های بعدی درباره‌ی نیروهای هسته‌ای بر طبق نقشه و طرح نظری‌ای ساخته شده‌اند كه تام در این تحقیقات آن را پرورد ولی نقش پی مزوْن هم در آن منظور شد.
در همان زمانی كه این تحقیق رهبری می‌شد، تام و س. آ. آلتشولر نوشته هائی درباره‌‌ی گشتاور مغناطیسی نوْتروْن منتشر كردند. تام، با تجزیه و تحلیل اطلاعاتی كه از طریق آزمایش بدست آورده بود، به این نتیجه رسید كه نوْترون، اگرچه ذرّه‌ای خنثی است، عملاً دارای گشتاوری مغناطیسی است. او علامت منفی این گشتاور را نیز بدرستی تخمین زد. این تحقیقات تام را به یك نتیجه‌ی مهم دیگر هدایت كرد: به رغم عقیده‌ی رایج، مزوْنها، كه برهمكنشی را میان نوكلئوْنها اجرا می‌كنند، ترازهای پایداری در میدان مركزی كولوْن ندارند. این نتیجه به انتشار مقاله‌ای با عنوان «درباره‌ی منشأ نیروهای هسته‌ای» (1319) [ با همكاری ل.د. لانداو] منجر شد.
در سالهای 1316-1318 تام و ا. م. فرانك نظریه‌ی تشعشع الكتروْنی را پروردند مبین آن كه این تشعشع در ملأی با سرعتی بیشتر از سرعت نور در آن ملأ حركت می‌كند. این نظریه به فهم ماهیّت تشعشع كه س. ا. واویلف و پ. آ. چرنكوْف كشف كرده بودند انجامید. به پاس این كار علمی در 1337 جایزه‌ی نوبل به تام (با ا. م. فرانك و پ. آ. چرنكوْف) اعطا شد.
در طول جنگ جهانی دوم، تام چند تحقیق عملی پیچیده انجام داد. در سال 1324 به موضوع برهمكنش موْلكولها بازگشت. در اولین اثر از آثارش روش جدیدی را برای محاسبه‌ی برهمكنشی تنظیم كرد كه به بسط شرایط یك ثابت برهمكنش بین دستگاهها وابسته نبود، ثابتی كه بزرگی آن مانع اطلاق نظریه‌ی آشوبها بر پویایی (دینامیكِ) مزوْن كوانتوْمی است. این روش، كه در سال 1324 به وسیله‌ی تام بكار برده شد و در سال 1329 به وسیله‌ی پ. د. دانكوْف گسترش یافت، به روش تام-دانكوْف معروف است. از این روش در بررسی نظری برهمكنش مزوْنها با نوكلئونها و نوكلئونها با یكدیگر، مخصوصاً در مطالعه‌ی دوتروْن، وسیعاً استفاده می‌شود.
در سال 1326 تام و و. ل. گینزبورك درباره‌ی موْلكولی كه می‌تواند در حالتهائی با چرخ (اسپین)های مختلف یافت شود نظریه‌ای ابداع كردند، كه این كار متضمن اولین معادلات موجی برای ذرات دارای درجات آزادی درونی است كه از جنبه‌ی نسبیّتی نامتغیر است و برحسب متغیرهای پیوسته بیان شده است. پژوهش تام در زمینه‌ی نظریه‌ی نیروهای هسته‌ای و ذرات بنیادی در دو جهت ادامه یافت. یكی در جهت ساخت نظریه‌ای چندپدیدار شناختی (polyphenomenological) مبتنی بر امكان وجود حالتهای تك فشار (isobaric) نوكلئونها؛ بر این مبنا تام و همكارانش درباره‌ی فرایندهای پخش، نورآفرینی پی مزوْنها به وسیله‌ی نوكلئونها، و بر همكنش نوكلئونها تحقیق كردند. دیگری عبارت بود از كوشش تام، با همكاری و.ی.فاینبرك و و. پ. سیلین، برای بسط صورت تازه‌ای از روش تام، كه از طرف ف. ج. دایسن پیشنهاد شده و بویژه برای بررسی برهمكنش پی مزوْنها با نوكلئونها اختصاص یافته بود. تام درباره‌ی سایر مسائل نیز كار كرد، كه از آن جمله تحقیقاتی، بر طبق نظریه‌ی آبشار، درباره‌ی بارشهای اشعه‌ی كیهانی (با س. ز. بِلِنكی) بودند، كه ابتدا ضایعات یوْنش ذرات تصور می‌شدند. نظریه‌ی تخلیه‌ی گاز در یك میدان مغناطیسی قوی كه در 1329 به وسیله‌ی تام و آ.د.ساخاروْف به ظهور رسید از اهمیت بسیار زیاد برخوردار بود. این نظریه پایه و اساس تمام تحقیقات بعدی شوروی درباره‌ی واكنشهای گرماهسته‌ای هدایت شده بود كه به نتایج مهم منجر شد.
در میان تحقیقات تام، كار درباره‌ی معنی عدم قطعیت بین زمان و كارمایه در مكانیك كوانتوْمی (كه در سال 1325 با همكاری مندیلشتام صورت گرفت) جای مهمی را اشغال می‌كرد. كاری كه او در سالهای 1327-1328 درباره‌ی چندین روش ریاضی برای نظریه‌ی پخش ذره كرد نیز شایان ذكر است. او در سالهای آخر عمر در پی یافتن راههائی برای حذف اشكالات اساسی در نظریه‌ی ذرات بنیادی برآمد و اغلب در جلسات كنفرانسها گزارشهائی تحقیقی عرضه می‌كرد. مثلاً در «كنفرانس سراسری اتحاد شوروی درباره‌ی برقپویایی كوانتوْمی و نظریه‌ی ذرات بنیادی» (1334)، گزارشهایی تحقیقی با عنوان «روش كوتاه سازی معادله بر طبق تعداد ذرات در نظریه‌ی مزوْنها»، با همكاری و.پ.سیلین و و.ی.فاینبرك، و «نظریه‌ی نیم پدیدار شناختی تك فشار بر همكنش مزونها، با نوكلئوْنها»، با همكاری ی.آ.گوْلفانت، گ.ف.فاركف و دیگران را، عرضه كرد. در «كنفرانس سراسری اتحاد شوروی درباره‌ی فیزیك ذراتِ دارای كارمایه‌ی زیاد» (1335)، تام، سیلین، و فاینبرك گزارش تحقیقی «مقایسه‌ی نظریه‌ی مزوْن با آزمایشها» را تقدیم كردند.
فعالیت تام به تحقیقات علمی محدود نبود. او توجه زیادی به تدریس، حل مسائل عملی و اداری، و موضوعهای اجتماعی داشت. تام (با همكاری مندیلشتام) از سال 1303 به عنوان معلم و سخنران و از سال 1309 در مقام استاد و رئیس گروه فیزیك نظری دانشگاه دولتی م.و. لمانوْسف مسكو، برجهت و محتوای همه‌ی دوره‌های درس فیزیك نظری نظارت داشت و در دانشكده‌ی فیزیك و ریاضی دانشگاه تدریس و سخنرانی می‌كرد. در طول این مدت كتاب Osnovy teorii elektrichestva («اصول نظریه‌ی برق») را نوشت، كه چندین بار تجدید چاپ شد.
پیكار برای زیست شناسی علمی، كه تام آن را رهبری می‌كرد، نیز شایان توجه است. او به این عقیده‌ی راسخ پای بند بود كه رهبری علوم طبیعی در آینده‌ای تقریباً نزدیك از فیزیك به زیست شناسی انتقال خواهد یافت. تام در جنبش پوگواش فعال بود و جایزه‌ی درجه‌ی اول نشان دولتی به پاس خدمتش به علم به او تقدیم شد. در سال 1312 به عنوان عضو مكاتبه‌ای و، در 1314، به عنوان عضو فعال فرهنگستان علوم اتحاد جماهیر شوروی انتخاب شد.

كتابشناسی

یكم. كارهای اصلی.

اولین نوشته‌های تام بدین قرارند:Über die Quantentheorie der molekularen Lichtzerstreuung in festen Körpern»، در ZPh، 60 (1930)، 345-363؛ «Über die Wechselwirkung der freien Elektronen mit der Strahlung nach der Diracschen Theorie des Elektrons und nach der Quantenelektrodynamik»، همان، 62 (1930)، 545-568؛ «Über eine mögliche der Elektronenbindung an Kristalloberflächen»، در PZS، 1 (1932)، 733؛ «Exchange Forces Between Neutrons and Protons and Fermi`s Theory»، در Nat، 133 (1934)، 981؛ «Nuclear Magnetic Moments and the Properties of the Neutron»، همان، 134 (1934)، 380؛ «Kogerentnoe izluchenie bystrogo electron v srede» («تابش همساز الكتروْنهای تندی كه از ماده می‌گذرند»)، در DANS، 14، شماره‌ی 3 (1937)، 107-112؛ «Svechenie chistykh zhidkostey pod deystviem bystrykh elektronov» («لیانی مایعات خالص زیر تأثیر الكتروْنهای سریع»)، در IAN، مجموعه‌ی فیزیك (1938)، شماره‌های 1-2، 29، با همكاری ا.م. فرانك و پ.ا.چرنكوْف؛ «The Transmutations of the Cosmic-Ray Electrons and the Nuclear Forces»، در PR، 53 (1938)، 1016-1017؛ و« Radiation Emitted By Uniformly Moving Electrons»، در JPUS، 1، شماره های 5-6 (1939)، 439.
آثار بعدی عبارتند از: « O proiskhozhdenii yadernykh sil»، («درباره‌ی منشأ نیروهای هسته‌ای»)، در DANS، 29 (1940)، 555-556،‌با همكاری ل.د.لانداو؛ «Izluchenie elektrona pri ravnomernom dvizhenii v prelomlyayushchey srede» («نظریه‌ی الكترون در حركتی یكنواخت در یك محیط انكساری»)، در TFI، 2، شماره‌ی 4 (1944)، 63، با همكاری ا.م. فرانك؛ « The Energy Spectrum of Cascade Electrons»، در PR، 70 (1946)، 660-664، با همكاری س.ز.بلنكی؛ «K teorii spina»(«راجع به نظریه‌ای درباره‌ی چرخ»)، در ZETF، 17، شماره‌ی 3 (1947)، 227، با همكاری و.ل.گینزبرگ، و‌«O nekotorykh matematicheskikh metodakh teorii rasseyania chastits» («درباره‌ی برخی روشهای ریاضی در نظریه‌ی پراكندگی ذرات»)، همان، 18، شماره‌ی 4 (1948)، 337-345، و 19، شماره‌ی 1 (1949)، 74-77.
آخرین نوشته‌هایش مشتملند بر «K relyativistskoy teorii vzaimodeystvia nuklonov» («راجع به نظریه‌ای نسبیّتی درباره‌ی برهمكنش متقابل نوكلئوْنها»)، همان، 24، شماره‌ی 1( 1945)، 3؛ «Polufenomenologicheskaya teoria vzaimodeystvia π-mezonov nuklonami» («نظریه‌ی نیمه پندارشناختی درباره‌ی برهمكنش متقابل پی مزوْنها با نوكلئونها. پراكندگی پی مزوْنها با نوكلئونها»)، همان،‌26، شماره‌ی 6 (1954)، 649-667، با همكاری ی.آ.گوْلفانت و و.ی.فاینبرك؛ «Metod usechennykh uravneny polya I ego primenenie k rasseyaniyu mezonov nuklonami» («روش كوتاه سازی معادلات میدان و كاربرد آن در پراكندگی مزوْنها به وسیله‌ی نوكلئونها»)، همان، 29، شماره‌ی 1 (1955)، 6-19، با همكاری و.پ.سیلین و و.ی.فاینبرك؛ «O structure nuklonov» («درباره‌ی ساختار نوكلئوْنها»)، همان، 32، شماره‌ی 1 (1957)، 178-180؛ «Teoria magnitnykh termovadernykh reaktsy» («نظریه‌ی واكنشهای گرماپویایی مغناطیسی»)، در Fizika plazmy I problemy upravlyaemykh termoyadernykh reaktsy («فیزیك پلاسما و مسائل واكنشهای گرماپویایی»)، یكم (مسكو، 1958)، 3-19، 31-41؛ و O snovy teorii elektrichestva، چاپ هفتم («اصول نظریه‌ی برق»، مسكو، 1957).

دوم. خواندنیهای فرعی..

Igor Evgenievich Tamm,Materialy k biobibliografi uchenykh SSSR، مجموعه‌ی فیزیك، شماره‌ی 9 (مسكو، 1959)، همراه با مقالات مقدماتی از و.ل. گینزبرگ و ا.ل.فاینبرك و یك كتابشناسی؛ «Igor Evgenievich Tamm»، از و.ل.گینزبرگ و ا.ل.فاینبرك، در UFN، 56، شماره‌ی 4 (1955)، 469-475، همراه با فهرست مهمترین آثار تام؛ « Igor Evgenievich Tamm»، از و.ل.گینزبرگ، ا.د.ساخاروْف، و ا.ل.فاینبرك، همان، 86، شماره‌ی 2 (1965)، 353-356؛ «Tammovskie svyazannye sostoyania elektronov na poverkhnosti kristalla I poverkhnostynye kolebania atomov reshetki» («حالتهای الكترون متصل تام در سطح یك بلور و ارتعاش سطحی اتوْمهای موجود در یك شبكه»)، از ا.م.لیف شیتس و س.ا.پكار، همان، 56، شماره‌ی 4 (1955)، 531-568؛ «Foto effect v metallakh» («اثر فوْتون در فلزات»)، از س.و.ووْنسوْفسكی، آ.و.سكالوْف و آ.ز.وكسلر، همان، 477-530؛ و « Metod Tomma-Dankova» («روش تام-دانكوف»)، از و.پ.سیلین و و.ی.فاینبرك، همان، 569-635.
منبع مقاله :
گیلیپسی، چارلز كولستون، (1387)، زندگینامه‌ی علمی دانشوران، ترجمه احمد آرام...[ و دیگران]، تهران: شركت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ اول