آیرینگ، هنری
پدر آیرینگ، ادورد کریسچن آیرینگ، دامداری بود که پدرش در 1231 از آلمان به ایالات متحد مهاجرت کرده بود. مادر آیرینگ، کرولاین کاتم رامنی، از اخلاف خانواده‌های با استعداد انگلیسی رامنی و کاتم بود، که اعضای آنها در دهه‌ی
نویسنده: Keith J.laidler
مترجم: قاسم خدادادی
مترجم: قاسم خدادادی
[henri āyring]
Henry Eyring
(ت. کولونیا خوارس، مکزیکو، 1 اسفند 1279 / 20 فوریه‌ی 1901؛ و. سَلت لیک‌سیتی، یوتا، 5 دی 1360 / 26 دسامبر 1981)، شیمی فیزیکی.
پدر آیرینگ، ادورد کریسچن آیرینگ، دامداری بود که پدرش در 1231 از آلمان به ایالات متحد مهاجرت کرده بود. مادر آیرینگ، کرولاین کاتم رامنی، از اخلاف خانواده‌های با استعداد انگلیسی رامنی و کاتم بود، که اعضای آنها در دهه‌ی 1210 و دهه‌ی 1220 از انگلستان به یوتا مهاجرت کردند. آیرینگ تا سال 1314 از شهروندان مکزیک بود، اما در این سال به تابعیت ایالات متحد درآمد.
آیرینگ، به پیروی از اجداد پدری و مادری خود، در تمام دوران حیاتش یک مورون [فرقه‌ای مسیحی] فعال بود. وی نخست در کولونیا خوارس و سپس در پیما، شهری در اریزونا، که خانواده‌اش در 1293 به آنجا کوچ کرده بود، به مدرسه رفت. دوره‌ی دبیرستان را در تچر، اریزونا، گذراند. در مدت تحصیل در مدرسه، در مزرعه‌ی خانوادگی بسیار کار می‌کرد، و در عین حال می‌کوشید که در زمینه‌ی تحصیلی و علمی گوی سبقت را از همگنان برباید.
آیرینگ در 1298 به دانشگاه اریزونا راه یافت تا در رشته‌ی مهندسی معدن تحصیل کند؛ درسهایش بیشتر در مهندسی و ریاضیات بود، و او بسیار کم شیمی خواند. پس از گرفتن درجه‌ی لیسانس در مهندسی معدن، به رشته‌ی فلزپردازی (متالورژی) منتقل شد، و در این رشته در 1303 درجه‌ی فوق لیسانس گرفت. آنگاه، پس از آن‌که به عنوان فلزپرداز در کارخانه‌ی ذوب مس کار کرد، تصمیم گرفت که به تحصیل شیمی پردازد و با گرفتن کمک هزینه‌ی تحصیلی در 1304 به دانشگاه کلیفارنیا [کالیفرنیا] در برکلی وارد شد، و در آنجا از مردانی همچون گ.ن. لوئیس و وِندِل لَتیمِر تأثیر پذیرفت. مدیر پژوهش او جوْرج. ا. گیبسن، و کارش راجع به شیمی تابشی ئیدروژن بود. درجه‌ی دکتریش را در 1306 گرفت.
آیرینگ در آغاز به عنوان آموزشیار در دانشگاه ویسکانسین استخدام شد، و، تحت تأثیر فرینگتن دنیئلز، به مطالعه و پیشبرد و مبحث جنبش‌شناسی شیمیایی پرداخت، موضوعی که وی در تمام عمر علاقه‌اش را به آن حفظ کرد. او با همکاری دنیئلز به یک کار تجربی دست زد، اما به علت اختلاف‌نظری با رئیس بخش آن کار را در 1308 رها کرد تا با گرفتن کمک هزینه‌ای از «بنیاد ملی پژوهش» با میچائل پولانیی در برلین کار کند. در 1309 برنامه‌ی تدریس یک سالهای در رشته‌ی شیمی دانشگاه کلیفارنیا در برکلی گرفت. سپس، به سفارش هیو ا. تیلر، به استادیاری داشنگاه پرینستن برگزیده شد؛ وی در 1317 در این دانشگاه به مقام استادی رسید و تا سال 1325 در همان جا ماند. در سال 1325 به دانشگاه یوتا واقع در سَلت لِیک سیتی رفت و اولین رئیس دانشکده‌ی تحصیلات تکمیلی آنجا شد، با این مسئولیت که برای آموزش و پژوهش در دوره‌ی تحصیلات تکمیلی برنامه‌ای بریزد. وی تا پایان زندگانیش در یوتا ماند، و تا اندک زمانی پیش از مرگ برنامه‌ی تحقیقاتی فعالی را دنبال کرد.
آیرینگ در 1307 با میلدِرد بنیئن ازدواج کرد و از او صاحب سه پسر شد: اِدورد مارکس، هنری بنیئن، و هاردن ر امنی، که هر سه در شغل خود موفقیت زیادی داشتند. ادورد پابرجای پای پدر نهاد و به عنوان متخصص شیمیِ فیزیکی موقعیت ممتازی در دانشگاه یوتا بدست آورد، و علاقه‌ی خاصی به مبحث جنبش‌شناسی شیمیایی داشت. میلدرد آیرینگ در 1348 درگذشت، و دو سال بعد آیرینگ با وینیفرد بِرنان کلارک ازدواج کرد؛ وینیفرد در اسکاتلند به دنیا آمده بود و بعداً به آیین مورمونی گروید.
آیرینگ، پس از کار تجربی‌ای که فرینگتن دنیئلز درباره‌ی تجزیه‌ی پنتوکسید نیتروژن انجام داد، قسمت عمده‌ی پژوهشهای خود را به کار نظری اختصاص داد، اگرچه همیشه علاقه‌ای عمیق به امور تجربی داشت و کار نظری را بدان منظور طرحریزی می‌کرد که بتواند نتایج تجربی را تفسیر کند. تردیدی نیست که همکاری او با میچائل پولانیی در برلین برجهت پژوهش او تأثیر بسزائی گذاشت. وی و پولانیی برای نخستین بار یک سطح کارمایه‌ی پوتانسیئلی برای واکنش شیمیایی در نظر گرفته و ساختند؛ آنان واکنش ساده‌ی H+H2H2+H را الگو قرار دادند و برای کارمایه‌ی یک گونه‌ی سه اتومی از فورمولی تجربی و بسیار تقریبی که فریتس لوندون در 1307 بدست داده بود استفاده کردند. آن سطح شامل دو درّه (فرورفتگی» بود که در یک گردنه یا نقطه‌ی زینی (saddle point) به هم می‌رسیدند. آیرینگ و پولانیی در بخش پایانی گزارشی که انتشار دادند سیر واکنش را برحسب حرکت یک نقطه‌ی نمونه بر روی سطح مورد بحث در نظر گرفته بودند. انتشار چنین مقاله‌ی پیشگامانه و فوق‌العاده نافذی بی‌تردید یکی از مهمترین خدمتهائی بود که آیرینگ و پولانیی انجام دادند.
آیرینگ،در پرینستن، کار پژوهشی را در مسائلی گوناگون، و بیشتر در زمینه‌ی جنبش‌شناسی، ادامه داد. کار تحقیقی پیشین او که توجه زیادی را جلب کرد، و در 1311 جایزه‌ی «انجمن امریکایی برای پیشبرد علم» را برای وی به ارمغان آورد، مطالعه‌ای بود براساس روشهای مکانیک کوانتومی درباره‌ی واکنشهائی که شامل پیوندهای دوگانه‌ی مزدوجند. آیرینگ در پژوهشی نیز با ه.ا. تیلر همکاری کرد، از جمله در بررسی واکنشهائی که در اثر تابشهای پُر کارمایه بوجود می‌آیند. این کار از این نظر حایز اهمیت بود که برای نخستین بار شباهت مکانیکی میان واکنشهای تابشی – شیمیایی و واکنشهای نوراشیمیایی را نمایان می‌ساخت. در دهه‌ی 1310 آیرینگ به مسأله‌ی جداسازی همجاها (ایزوتوپها) نیز علاقه‌ی خاصی پیدا کرد، و راجع به نظریه‌ی جداسازی آب سنگین به روش برقکافت به تحقیق پرداخت. وی در 1316، با همکاری ا.ی. کاندن و و. آلتر، مقاله‌ای ارزشمند درباره‌ی فعالیت نوری، با تکیه بر الگوی تک الکترونی، انتشار داد. این کار سه سال بعد در مقاله‌ای که با یاری و.ی. کاوتسمان و ج.او والتِر تهیه شده بود به نحو گسترده‌تری عرضه شد. آیرینگ و شاگردانش در دهه‌ی 1310 نیز نظریه‌ی مایعات را مطالعه و این فکر سودمند را در آن وارد کردند که هر مایع را باید به شکل «حفره‌ها» ئی در نظر گرفت؛ همچنان که فرض می‌شود که هر گازی متشکل از مولکولهائی است که در فضای تهی در حرکتند، هر مایع را نیز می‌توان ساخته شده از «حفره‌ها»ئی انگاشت که در درون ماده حرکت می‌کنند آیرینگ بر این اساس توانست به شیوه‌ای ساده ثابت بودن تقریبی حاصل جمع چگالیهای هر مایع و بخار آن را تبیین کند. این نحوه‌ی پرداختن به مایعات بحث و جدلی را برانگیخت، اگرچه همگان بر سودمند بودن آن به عنوان رویکردی ساده به مسأله اذعان می‌کردند.
احتمالاً مهمترین کار آیرینگ و شاگردانش در دهه‌ی 1310 درباره‌ی نظریه‌ی اساسی سرعت واکنشهای شیمیایی بود. آیرینگ و همکارانش، به دنبال کاری که با پولانیی راجع به ساختن سطح کارمایه‌ی پوتانسیئلی برای منظومه‌ی H3 انجام شده بود، برای چندین منظومه‌ی دیگر نیز، با بکار بستن شیوه‌های مکانیک کوانتومی و تجربی، سطوح کارمایه‌ی پوتانسیئلی ساختند. در آن زمان، که ماشین حسابگر (رایانه) وجود نداشت، چنان محاسبه‌هائی مستلزم زحمت بسیار زیاد بود، حتی برای منظومه‌ی H3؛ و برای منظومه‌های دیگری که شامل تعداد بیشتری الکترون بودند کار از این هم بسیار دشوارتر بود مگر آن‌که پای استفاده از روش تجربی به میان می‌آمد. به رغم این دشواری،ی.ا. هیرشفلدر، آیرینگ، و ن. روزِن در 1315 محاسبه‌ای صرفاً براساس محاسبه‌ی وردشی برای منظومه‌ی H3 انجام دادند. اما برای احتراز از کار فراوانی که اجرایش ناممکن بود، ناگزیر شدند که از ویژه تابع وردشی نسبتاً ساده‌ای استفاده کنند، و از این رو کارمایه‌ی فعالسازی محاسبه شده با مقدار تجربی تفاوت زیادی داشت؛ و تا بیش از چهل سال بعد پرداختن به این مسأله به نحوی که مقدار قابل قبولی برای کارمایه‌ی فعالسازی واکنش H+H2 بدست‌اید ممکن نشد.
در همان زمانی که این کارها برای ساختن سطوح کارمایه‌ی پوتانسیئلی در جریان بود، آیرینگ و شاگردانش محاسباتی دینامیکی درباره‌ی مسیر حرکت یک نقطه‌ی نمونه بر روی سطوح را آغاز کردند. ساختن چنین مسیرهائی می‌بایست از طریق حل عددیِ معادلات نیوتنی با استفاده از حسابگرهای مکانیکی بعمل آید. مسیر نقطه‌به‌نقطه ایجاد می‌شد، و کار بسیار پر زحمت بود. با وجود آن‌که از گستره‌ی وسیعی از شرایط نمی‌شد استفاده کرد، نتایجی که بدست آمد اصول مهمی را درباره‌ی این‌که فرایندهای شیمیایی چگونه پیش می‌روند روشن ساخت.
آیرینگ در اوایل دهه‌ی 1310 راجع به نحوه‌ی تنظیم یک روش عمومی محاسبه‌ی سرعت واکنشها، روشی که در آن از محاسبات پرزحمت مسیرها احتراز شود، بسیار اندیشید. در 1311، با همکاری ه پلتسر و ا. ویگنر، مقاله‌ای مهم انتشار داد که شامل محاسبه‌ی سرعت گذر منظومه‌ها از گردنه یا نقطه‌ی زینی یک سطح کارمایه‌ی پوتانسیئلی بود. در پی این کار آیرینگ دریافت که بهتر است توجه خود را به نقطه‌ی زینی متمرکز کند، و به این نتیجه رسید که منظومه‌های واقع در نقطه‌ی زینی، که او آنها را «مجتمعهای فعال شده» نامیده، با واکنش کننده‌ها در یک حالت شبه تعادلی هستند. همچنین نتیجه گرفت که منظومه‌ها، همین که به این ناحیه از سطح کارمایه‌ی پوتانسیئلی رسیده باشند، دیگر ممکن نیست به عقب برگردند و باید به راهشان ادامه دهند تا به محصولات تبدیل شوند. این ملاحظات آیرینگ را هدایت کرد که آنچه را وی نظریه‌ی سرعت مطلق واکنش می‌نامید، اما اکنون نظریه‌ی حالت گذرا نامیده می‌شود، تدوین کند. در شکل اولیه‌ی این نظریه، غلظتِ
که در آن T دما،
آیرینگ در آبان 1313 مقاله‌ی مهم خود را در شرح این نظریه به Journal of Chemical Physics («مجله‌ی شیمیِ فیزیکی») فرستاد؛ ناشر مجله، هرلدک. یوری، نخست براساس رأی داوران آن را نپذیرفت. اما با دخالت ه.ا. تیلر و ا. ویگنر آن مقاله، که یکی از مهمترین نوشته‌های منتشر شده در زمینه‌ی جنبش‌شناسی شیمیایی بود، در شماره‌ی بهمن 1313 (فوریه‌ی 1935) مجله‌ی مذکور چاپ شد. در مقاله‌ی دیگری که پس از آن از طرف آیرینگ و ف.ک. وین جونز انتشار یافت محاسبه‌ای هم‌ارز با نخستین، منتها به زبان گرماپویایی، عرضه شد. در مقاله‌ی دیگری، م. اِوَنز و م. پولانیی محاسبه‌ی بسیار مشابهی را عرضه کردند که مستقلاً انجام شده بود.
صورت آغازین نظریه‌ی حالت گذار، که اکنون غالباً از آن با عنوان «نظریه‌ی قراردادی حالت گذار» یاد می‌شود، شامل چهار فرض بنیادی بود، که همگی در محاسبات پیشین وارد شده بودند، اما در تنظیم فورمول سال 1314 با موفقیت درهم ادغام شدند. آن فرضها بدین قرارند: (1) دستگاههائی که به حالت فعال شده رسیده‌اند ناگزیرند که مولکولهای محصول را تشکیل دهند، (2) انواع گوناگون حرکت درحالت فعّال شده را می‌توان حرکتهای جدا از یکدیگر دانست؛ (3) حرکت از خلال حالت فعال شده را می‌توان حرکت کلاسیک تلقی کرد؛ و (4) مجتمعهای فعال شده را می‌توان در حالت شبه تعادل با مولکولهای واکنش کننده دانست. آنچه در وهله‌ی نخست بیشتر از همه با مخالفتهائی روبرو شد فرض آخری بود، اما به دنبال کاری که بعداً انجام گرفت معلوم شد که آن فرض در بسیاری از موارد به حقیقت نزدیک است. در شکل آغازین نظریه، فرض سوم برحسب یک «ضریب انتقال» برای واکنش بررسی شده بود، اما شیوه‌های بررسی بعدی مربوط بوده‌اند به اثرهای کوانتومی، بخصوص به «نقب زدن» کوانتومی از میان سدّ کارمایه، که تا اندازه‌ای هم موفقیت‌آمیز بوده‌اند. از فرض دوم چندان خطائی در محاسبه ناشی نمی‌شد، در حالی‌که اشتباهات ناشی از فرض اول به کمک روشهای جدید محاسبه، از قبیل نظریه‌ی حالت گذار وردشی، به کمترین حد تقلیل یافته‌اند.
نظریه‌ی حالت گذار تأثیر فوق‌العاده‌ای برجای گذاشت و هنوز هم از طرف کسانی که درباره‌ی سرعت تحولات شیمیایی، فیزیکی، و زیستی به تحقیق می‌پردازند زیاد بکار برده می‌شود. ارزش آن چندان از این نظر نیست که راهی برای محاسبه‌ی صحیح سرعتها پیش پا می‌گذارد، زیرا که در این مورد به هر حال نظریه‌ی متداول محدودیتهای عمده‌ای دارد. ارزش آن بیشتر در فراهم آوردن چارچوبی فکری است که به یاری آن می‌توان فهمید که فرایندها چگونه روی می‌دهند. آن نظریه هم از حیث گرماپویایی و هم از حیث مکانیک آماری بصیرتی ایجاد می‌کند، و به پیش‌بینیهای کیفی سودمندی در مواردی از قبیل اثرهای حلّال، نسبتهای ایزوتوپی – جنبشی و تأثیرهای فشار می‌انجامد بی‌آن‌که نیازی به محاسبه‌ی آنها باشد. ظریفکاریهائی که بعداً در نظریه صورت پذیرفت، و برخی از طرف خود آیرینگ بود، به نظریه امکان داده است که سرعتهای واکنش را به صورت کمّی‌تری محاسبه کند.
در پی تدوین نظریه‌ی حالت گذار در سال 1314، بیشتر کوشش آیرینگ در جهت کاربرد آن نظریه در مسائل گوناگون، هم شیمیایی و هم فیزیکی، صرف شد. در مقاله‌ی مهمی که در 1314 انتشار یافت، ه. گرشینوویتس و آیرینگ آن نظریه را در واکنشهای سه مولکولی بکار بردند و نشان دادند که نظریه در تفسیر آن واکنشها موفقیت داشته است. این نتیجه‌ای ارزشمند بود؛ هیچ یک از نظریه‌های پیشین به نحوی رضایتبخش به موضوع برخوردهای میان سه مولکول نپرداخته بود، اما با نظریه‌ی حالت گذار، که در آن توجه بر تعادل بین واکنش کننده‌ها و مجتمعهای فعال شده متمرکز بود، پرداختن به مسأله به نحوی ساده میسر شد. اندکی بعد آیرینگ فرایندهای فیزیکی مانند ناروانی (viscosity)، پخش، و انعطاف‌پذیری را براساس نظریه‌ی حالت گذار با موفقیت مطالعه کرد. ورود سیموئل گلاستونِ برقاشیمیدان به پرینستن در 1318 سبب شد که آیرینگ به مسائل برقاشیمی نیز علاقه‌مند شود، و در همان سال، با همکاری گلاستون و لیدلر، راه‌حلی برای مسأله وولتاژ اضافی عرضه کرد. تقریباً در همان زمان آیرینگ و همکارنش برای نخستین بار نظریه‌ی حالت گذار را در مورد واکنشهائی که در سطوح روی می‌دهند بکار بردند و توانستند نتایجی بدست آورند که در حد معقولی با آزمایش توافق داشت.
آیرینگ در حوالی سالی 1321 علاقه‌ی خاصی به دستگاههای زیستی پیدا کرد، و علت آن بیشتر مسأله‌ای بود راجع به نورتابی زیستی (bioluminescence) که از طریق ف.ه. جانستن، عضو گروه زیست‌شناسی دانشگاه پرینستن، با آن موضوع آشنا شده بود؛ مقدّر چنان بود که وی سه دهه‌ی بعد با جانستن همکاری کند. مواد نورتاب زیستی، مانند باکتریهای نورتاب، اثرهای شگفت‌انگیزی از دما و فشار از خود به ظهور می‌رسانند، و آیرینگ توانست این اثرها را با تکیه بر نظریه‌ی حالت گذار تعبیر و تفسیر کند. وی اندکی پس از آن راجع به نظریه‌ی تأثیر داروهائی نظیر سولفانیلامید کار کرد و روشی برای بیان و تعبیر اثرهای همکرداری (synergism) و ناسازگاری تدوین نمود.
آیرینگ در 1323، در عین حفظ مقام خود در پرینستن، به عنوان مدیر عامل «بنیاد پژوهشی نساجی»، که در همان سال آزمایشگاههائی در پرینستن دایر کرده بود، برگزیده شد. اگرچه معلومات قبلی آیرینگ در مورد منسوجات اندک بود، اما کارش درباره‌ی فرایندهای فیزیکی و بینشی که در زمینه‌ی سرعت واکنشها داشت او را قادر ساخت که در مدت کوتاهی برنامه‌ی پژوهشی پر فعالیتی بوجود آورد. وی به همراه گروه کوچکی از همکارانش خواص فیزیک الیاف و پارچه‌ها، و همچنین اثرهائی را که در نتیجه‌ی فرایندهائی مانند رشتن و کشیدن و بافتن پدید می‌آیند، بررسی کرد. بر اساس نظریه‌ی حالت گذار، الگوهای ریاضی طراحی شد تا اثرهای مشاهده شده را تعبیر کند. در 1324 و 1325 مجموعه‌ای شامل یازده مقاله با عنوان کلی «خواص مکانیکی منسوجات» انتشار یافت، که جورج هالسی نیز در تألیف بیشتر آنها شریک بود.
آیرینگ، با تکیه بر اعتقاد خود و همسرش دایر بر این‌که اگر در میان یک جمعیت مورمون زندگانی کنند نیازهای دینی و اجتماعیشان بهتر برآورده خواهد شد، در 1325 تصمیم گرفت که پرینستن را به قصد دانشگاه یوتا ترک کند. وی از 1325 تا 1345 ریاست مدرسه‌ی عالی یوتا را برعهده داشت، و پس از آن استاد ممتاز شیمی و فلزپردازی شد. در تمام مدتی که در سَلتِ لِیک‌سیتی اقامت داشت، گذشته از کار پژوهشی‌ای که خود او با یاری دانشجویان و همکاران انجام می‌داد، تأثیر عمیقی بر دانشگاه گذاشت، که این خود موجب تقویت هرچه بیشتر کار تدریس و تحقیق در دانشگاه شد.
پژوهشهای آیرینگ در سَلت لِیک‌سیتی تا حدودی دنباله‌ی کار وی در پرینستن بود، اما او را با زمینه‌های جدید مهیّجی آشنا ساخت که همواره متنوع و ابتکاری بود؛ این پژوهشها مشتمل بودند بر مطالعه‌ی فرایندهائی که در طیف‌سنج جرمی روی می‌دهند، نظریه‌ی مایعات، چرخش نوری، خواص مکانیکی الیاف، و جنبش‌شناسی تغییر شکل. علاوه بر این، وی بخش عمده‌ای از کوشش خود را در راه ادامه‌ی بررسی دستگاههای زیستی صرف کرد.
آیرینگ و شاگردانش در دهه‌ی 1330، از راه بسط نظریه‌ی برهمکنش الکترونها با اتومها و مولکولها، خدمت مهمی به قلمرو طیف‌سنجی جرمی کردند. آنان سطوح کارمایه‌ی پوتانسیئلی ساختند، نظریه‌ی حالت‌گذار را بکار بردند، و الگوهای چندپاره شدن مولکول به هنگام برخورد با باریکه‌های الکترونی در سرعتهای مختلف را پیش‌بینی کردند. پیش از این کارها اطلاع چندانی درباره‌ی فرایندهائی که در طیف‌سنج جرمی روی می‌دهند در دست نبود، و در 1329 مقاله‌ای به قلم ه.م. روْ زنستاک، م.ب. والنشتاین، ا.ل. وارهافتیش، و آیرینگ مسأله را بسیار روشن نمود و مشوّق کارهای بیشتری در آن زمینه شد.
آیرینگ در سال 1336 پژوهش خود درباره‌ی نظریه‌ی مایعات را از سرگرفت، و پس از اندک سالی مهمترین کار خود راجع به آن موضوع را به انجام رسانید. پایه‌ی این کار بعدی بر سه فرض کلی گذاشته شده بود، به این شرح: (1) مایعات حاوی منطقه‌هائی جامدگونه‌اند؛ (2) مایعات حاوی حفره‌هائی با اندازه‌های مولکولی هستند که مولکولها در درون آنها می‌توانند حرکت کنند؛ و (3) مولکولها در این حفره‌ها برخی از ویژگیهای مولکولهای گاز را دارند. براساس این الگو و برخی از داده‌های تجربی، آیرینگ و شاگردانش توابع تقسیم (partition) برای تعدادی از مواد، از جمله آرگون، کسنون، کریپتون، ئیدروژن، کلوْر، آب، برخی موادّ آلی، فلزات، و نمکهای مذاب، ساختند. با این توابع می‌شد رفتار فازهای جامد، مایع، و گازی را تفسیر کرد و از راه محاسبه به مقادیری از خواص رسید که به مقادیر تجربی نزدیک باشند. خواص مورد نظر عبارت بودند از نقطه‌های ذوب، نقطه‌های بحرانیع ظرفیتهای گرمایی، و ناروانیها. یکی از مهمترین موفقیتهای این رویکرد نحوه‌ی پرداختن رضایتبخش به موضوع آب بود، مایعی که در درون آن دو ساختار جامدگونه‌ی شبیه به یخ I و یخ III گنجیده بود.
آیرینگ و همکارانش در دهه‌ی 1340 راجع به نظریه‌ی دَوَران نوری و دورنگ‌نمایی مستدیر کار کردند، و آنچه را که نظریه‌ی اوْکتانِ فعالیت نوری نامیده شده است بوجود آوردند. آنان در چندین جنبه‌ی عملی این مسأله به کندوکاو پرداختند، و برای تعیین ساختار بسیاری از ترکیبات، که برخی از آنها در شیمی درمانیِ سرطان اهمیت داشتند، از آن نظریه بهره گرفتند.
کار آیرینگ در دانشگاه یوتا درباره‌ی دستگاههای زیستی تحقیق بیشتری راجع به نورتابی و بررسیهای مربوط به رسانایی اعصاب و پخش و نفوذ از خلال غشاهای زیستی را شامل می‌شد. وی در دهه‌ی 1330 با ت.ف. دوْئرتی درباره‌ی سازوکار تنش و التهاب نیز کار کرد. آنان نظریه‌ای پیش نهادند که بنابر آن تنش در داخل یاخته‌های بدن یک واکنش زنجیری به راه می‌اندازد، و هیستامین به شکل عامل مخرّب عمل کرده التهاب ایجاد می‌کند. در چند سال بعد این مطالعات فیزیولوژیک به موضوعهائی مانند نقل و انتقال سودیوم، طرز کار قلب، و ماهیت عمل اعصاب گسترش داده شد.
در حدود سال 1348 آیرینگ، بخصوص با همکاری بتسی جونز استوْوِر، درباره‌ی سایر زیستی، از جمله ماهیت جهشها، به کار پرداخت. آنان نظریه‌ای درباره‌ی احتمال بقای فرد در یک جمعیت همگون پروردند. معادله‌ی اساسی‌ای که بدست آوردند عبارت بود از (ds/dt=-ks(1-s، که در آن s احتمال بقا، t زمان، و k ثابت مناسبی برای سرعت است. این معادله، پس از انتگرال‌گیری، به معادله‌ی
آیرینگ در دانشگاه یوتا آن کار نظری را که در پرینستن راجع به خواصّ مکانیکی الیاف و موادّ دیگر شروع کرده بود ادامه داد. وی الیاف طبیعی از قبیل پنبه، پشم، کراتین، و کوْلاژِن (ماده‌ی چسب‌زا)، و الیاف مصنوعی نظیر نایلون و ساران را در نظر گرفت. این کار، علاوه بر اهمیت نظری عظیمی که داشت، در عمل نیز، مثلاً در صنعت پشم، بسیار سودمند و باارزش شناخته شد. این پژوهشها بعداً به مسائل فیزیولوژیک کشیدگی زردپیها بسط یافتند.
یکی از موضوعاتی که آیرینگ و همکارانش توجه زیادی به آن مبذول داشتند جنبش‌شناسی تغییر شکل بود. وقتی که جسم جامدی تحت کشش قرار گیرد، جریان قابل انعطافی روی می‌دهد، و این امر با ساخت و شکست پیوندهای بین مولکولی مربوط است. نظریه‌ی حالت گذار ابزار نیرومندی برای بررسی چنین پدیده‌هائی محسوب می‌شود. موضوع پیچیده است، زیرا که جریان قابل انعطاف را باید برحسب فرایندهای متوازی و متوالی بررسی کرد، اما آیرینگ توانست به روشهای بررسی سودمندی در این‌باره دست یابد. وی پس از 1349، با همکاری آلکساندر کراوس، نظریه‌ی مربوط به فرایندهای تغییر شکل را مورد توجه خاص قرار داد، فرایندهائی که در مهندسی فلزپردازی اهمیت بسیار دارند. از این همکاری کتابی درباره‌ی جنبش‌شناسی تغییر شکل به ثمر رسید که در آن اصول علمی مربوط به قوانین بنیادی تغییر شکل خمیری خلاصه شده است. معلوم شد که گسترش این مفاهیم برای درک شکستگیهای تابع زمان حایز اهمیت بوده است.
آیرینگ در پژوهش سبکی غیرمعمولی داشت؛ همواره سرشار از اندیشه‌های نو بود، و شادمان می‌شد از این‌که هر کس را که مایل به شنیدن باشد در آن اندیشه‌ها شریک کند. یکی از وظیفه‌های مهم شاگردان و همکارانش تمیز دادن افکار درست از افکار نادرستی بود که بسیاری از آنها هنوز رواج داشتند. کار وی همواره شوق‌آور و غالباً بحث‌انگیز بود. نظریه‌ی حالت گذار، که او عرضه کرد، در سالهای نخست انتقادهای شدیدی را برانگیخت، و مدتی به جدّ گرفته نشد. اما از حدود سال 1339 به بعد معلوم گردید که این نظریه، با وجود ضعفهائی که از جنبه‌ی کمّی دارد، موجب می‌شود که، با کوششی اندک، روشن‌نگریهای مهمی بدست آید. شیوه‌های بررسی آیرینگ درباره‌ی حالت مایع و دَوَران نوری نیز مورد انتقاد قرار گرفته‌اند. با این حال، حتی بحث‌انگیزترین جنبه‌های کار او هم در برانگیختن دیگران به کارهای پژوهشی بسیار ارزشمند بوده است.
پایبندی آیرینگ به علم با پایبندی عمیق وی به معتقدات مورمونی و به خانواده‌اش برابری می‌کرد. وی نقش فعالی در کلیسای خود داشت، و چندین سال عضو «هیأت امنای مدرسه‌ی عمومی یکشنبه‌ی» وابسته به آن کلیسا بود. وی چندین مقاله راجع به معتقدات مذهبی خود و درباره‌ی مباحث تربیتی انتشار داد. معتقد بود که کلیسای مورمونی در عقایدش تا حدی بنیادگرا است، و آیرینگ در دهه‌ی 1330 به سبب عقایدش درباره‌ی منشأ حیات در عالم، که در مقاله‌ای علمی بیان کرده بود، برخوردی ملایم با مقامهای کلیسا داشت. اما مسأله، به نحوی محترمانه، حل شد.
آیرینگ افتخارها و جایزه‌های متعدد دریافت کرد، از جمله پانزده دکتری افتخاری و عضویت در فرهنگستانهای ملی علوم. وی به عنوان رئیس «انجمن شیمی امریکا» خدمت کرد و جایزه‌ی پتر دبیه، جایزه‌ی اروینگ لنگمیور، و نشان جووزف پریستلی آن انجمن را گرفت. وی همچنین «نشان ملی علم» و «نشان طلای برسلیوس» را از «فرهنگستان علوم سوئد» دریافت کرد.
نخستین کتاب آیرینگ، با همکاری گلاستون و ک.ج. لیدلر، The Theory of Rate Processes (نیویورک، 1941) بود؛ این کتاب نخستین بیان تفصیلی نظریه‌ی حالت گذار بشمار می‌رفت. این اثر بعداً در کتاب Basic Chemical Kinetics، از آیرینگ، ه. لین، و م. لین (نیویورک، 1980)، روزآمد شد. دیگر آثار معتبر بدین قرارند: Quantum Chemistry، از آیرینگ، ا. کیمبال، و ج. والتر (نیویورک، 1944)؛ The Theory of Rate Processes in Biology and Medicine، از ف.ه. جانستن، آیرینگ، و ب.ج. استوْور (نیویورک، 1974)؛ و Deformation Kinetics، از ا. کراوس و آیرینگ (نیویورک، 1975).
یکی از نخستین مقاله‌هائی که اهمیت فراوانی داشت «Über einfache Gasreaktionen» بود، از آیرینگ و م. پولانیی، در ZPC، بخش B، 12 (1931)، 279-311، که در آن نخستین ساختار یک سطح کارمایه‌ی پوتانسیئلی عرضه شد. احتمالاً مهمترین اثر منتشر شده‌ی آیرینگ مقاله‌ای بود با عنوان «The Activated Complex in Chemical Reactions»، در JChPh، 3 (1935)، 107-115؛ این اثر نخستین مقاله‌ای بود درباره‌ی آنچه امروزه به عنوان نظریه‌ی مرسوم حالت گذار شناخته می‌شود.
کار طیف‌سنج جرمی در مقاله‌ای عرضه شده است با عنوان «Absolute Rate Theory for Isolated Systems and the Mass Spectra of Polyatomic Molectules»، از ه.م. رو زنستاک، م.ب. والنشتاین، آ.ل. وارهافتیش، و آیرینگ، در PNAS، 38 (1952)، 667-678. فعالیت دانشمند در زمینه‌ی نورشناسی در مقاله‌ی «A Model for Optical Rotation»، از ل.ل. جونز و آیرنگ، در JCE، 38 (1961)، 601-606، گزارش شده است، و به طور مفصلتر در The Theory of Optical Activity، از د. کالدوِل و آیرینگ (نیویورک، 1971)، آمده است. کار در زمینه‌ی ساختار مایع در کتاب Significant Liquid Structured ، از آیروینگ و م. جان (نیویورک، 1969)، بررسی شده است.
دوم. خواندنی های فرعی: گزارش مفصلی از زندگی و کار آیرینگ را در رساله‌ی هیث، که در بالا یاد شد، می‌توان یافت دیگر منابع با ارزش عبارتند از « The Making of a Physical Chemist: The Education and Early Researches of Henry Eyring»، ازه. هیث ، در JCE، 98-93، (1985)؛ « Henry Eyring 1901-1981، » از ی. ا. هیرشفلدر، در Americn Philosophical Society Year Book 1982 1982( فیلادلفیا، 1983)،489-482؛ و « Henry Eyring (1901-1981): A 20th Century Architect of Cathedrals of Science »، از د. و. اوری، در Proceedings of the International Symposium on Quantum Biology and Quantum Pharmacology، نهم (1982)، 3-1؛ و « Henry Eyring (1901-1981): A 20 th- Century Physical Chemist and His Models MMod، از همو، در MMod،3(1982) 522-503، کتابی به افتخار هفتادمین سالگرد تولد آیرینگ با عنوان Chemical Dynamics، ویراسته‌ی .ا. هیرشفلدر و د. هندرسن (نیویورک، 1971)، مشتمل است بر قدرشناسیهائی از خدمات آیرینگ و چندین مقاله از شاگردان سابق و دیگر همکارانش.
خاطرات جالب توجهی از کار اولیه‌ی آیرینگ در زمینه‌ی محاسبه‌ی سطوح کارمایه‌ی پوتانسیئلی در دو مقاله‌ی زیر آمده است: « A Forecast for Theoretical Chemistry»، از ی. ا. هیرشفلدر، در JCE،43 (1966) ، 463-457» و « My Fifty Years of Theoretical Chemistry Chemical Kinetics » ، از همو، در BBPC، 86 (1982)، 355-349؛ مقاله‌ی اول در Chemical Dynamice ، که در بالا از آن یاد شد، تجدید چاپ گردید. نیز ـــــ « Henry Eyring My Friend، » از د. هندرسن، در JPChe،87 (1983)، 2640-2938.
گزارشی درباره‌ی بخشی از کاری که آیرینگ را به تنظیم و تدوین نظریه‌ی حالت گذار هدایت کرد، همراه با بحثی درباره‌ی پذیرفته‌شدن نظریه، در The Development of Transition – State Theory »، از ک. ج. لیدلر و م. کریستین کینگ، همان، 2664-2657، در دسترس است. درباره‌ی گسترشهای اخیر این نظریه، ــــــ «Current Status of Transition - State Theory »، از د. گ. ترولار، و. لو هازه، و ج. ت. هاینز، همان، 2682-2664.
منبع مقاله :
کولستون گیلیپسی، چارلز؛ (1387)، زندگینامه علمی دانشوران، ترجمه‌ی احمد آرام... [و دیگران]؛ زیرنظر احمد بیرشک، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ اول
Henry Eyring
(ت. کولونیا خوارس، مکزیکو، 1 اسفند 1279 / 20 فوریه‌ی 1901؛ و. سَلت لیک‌سیتی، یوتا، 5 دی 1360 / 26 دسامبر 1981)، شیمی فیزیکی.
پدر آیرینگ، ادورد کریسچن آیرینگ، دامداری بود که پدرش در 1231 از آلمان به ایالات متحد مهاجرت کرده بود. مادر آیرینگ، کرولاین کاتم رامنی، از اخلاف خانواده‌های با استعداد انگلیسی رامنی و کاتم بود، که اعضای آنها در دهه‌ی 1210 و دهه‌ی 1220 از انگلستان به یوتا مهاجرت کردند. آیرینگ تا سال 1314 از شهروندان مکزیک بود، اما در این سال به تابعیت ایالات متحد درآمد.
آیرینگ، به پیروی از اجداد پدری و مادری خود، در تمام دوران حیاتش یک مورون [فرقه‌ای مسیحی] فعال بود. وی نخست در کولونیا خوارس و سپس در پیما، شهری در اریزونا، که خانواده‌اش در 1293 به آنجا کوچ کرده بود، به مدرسه رفت. دوره‌ی دبیرستان را در تچر، اریزونا، گذراند. در مدت تحصیل در مدرسه، در مزرعه‌ی خانوادگی بسیار کار می‌کرد، و در عین حال می‌کوشید که در زمینه‌ی تحصیلی و علمی گوی سبقت را از همگنان برباید.
آیرینگ در 1298 به دانشگاه اریزونا راه یافت تا در رشته‌ی مهندسی معدن تحصیل کند؛ درسهایش بیشتر در مهندسی و ریاضیات بود، و او بسیار کم شیمی خواند. پس از گرفتن درجه‌ی لیسانس در مهندسی معدن، به رشته‌ی فلزپردازی (متالورژی) منتقل شد، و در این رشته در 1303 درجه‌ی فوق لیسانس گرفت. آنگاه، پس از آن‌که به عنوان فلزپرداز در کارخانه‌ی ذوب مس کار کرد، تصمیم گرفت که به تحصیل شیمی پردازد و با گرفتن کمک هزینه‌ی تحصیلی در 1304 به دانشگاه کلیفارنیا [کالیفرنیا] در برکلی وارد شد، و در آنجا از مردانی همچون گ.ن. لوئیس و وِندِل لَتیمِر تأثیر پذیرفت. مدیر پژوهش او جوْرج. ا. گیبسن، و کارش راجع به شیمی تابشی ئیدروژن بود. درجه‌ی دکتریش را در 1306 گرفت.
آیرینگ در آغاز به عنوان آموزشیار در دانشگاه ویسکانسین استخدام شد، و، تحت تأثیر فرینگتن دنیئلز، به مطالعه و پیشبرد و مبحث جنبش‌شناسی شیمیایی پرداخت، موضوعی که وی در تمام عمر علاقه‌اش را به آن حفظ کرد. او با همکاری دنیئلز به یک کار تجربی دست زد، اما به علت اختلاف‌نظری با رئیس بخش آن کار را در 1308 رها کرد تا با گرفتن کمک هزینه‌ای از «بنیاد ملی پژوهش» با میچائل پولانیی در برلین کار کند. در 1309 برنامه‌ی تدریس یک سالهای در رشته‌ی شیمی دانشگاه کلیفارنیا در برکلی گرفت. سپس، به سفارش هیو ا. تیلر، به استادیاری داشنگاه پرینستن برگزیده شد؛ وی در 1317 در این دانشگاه به مقام استادی رسید و تا سال 1325 در همان جا ماند. در سال 1325 به دانشگاه یوتا واقع در سَلت لِیک سیتی رفت و اولین رئیس دانشکده‌ی تحصیلات تکمیلی آنجا شد، با این مسئولیت که برای آموزش و پژوهش در دوره‌ی تحصیلات تکمیلی برنامه‌ای بریزد. وی تا پایان زندگانیش در یوتا ماند، و تا اندک زمانی پیش از مرگ برنامه‌ی تحقیقاتی فعالی را دنبال کرد.
آیرینگ در 1307 با میلدِرد بنیئن ازدواج کرد و از او صاحب سه پسر شد: اِدورد مارکس، هنری بنیئن، و هاردن ر امنی، که هر سه در شغل خود موفقیت زیادی داشتند. ادورد پابرجای پای پدر نهاد و به عنوان متخصص شیمیِ فیزیکی موقعیت ممتازی در دانشگاه یوتا بدست آورد، و علاقه‌ی خاصی به مبحث جنبش‌شناسی شیمیایی داشت. میلدرد آیرینگ در 1348 درگذشت، و دو سال بعد آیرینگ با وینیفرد بِرنان کلارک ازدواج کرد؛ وینیفرد در اسکاتلند به دنیا آمده بود و بعداً به آیین مورمونی گروید.
آیرینگ، پس از کار تجربی‌ای که فرینگتن دنیئلز درباره‌ی تجزیه‌ی پنتوکسید نیتروژن انجام داد، قسمت عمده‌ی پژوهشهای خود را به کار نظری اختصاص داد، اگرچه همیشه علاقه‌ای عمیق به امور تجربی داشت و کار نظری را بدان منظور طرحریزی می‌کرد که بتواند نتایج تجربی را تفسیر کند. تردیدی نیست که همکاری او با میچائل پولانیی در برلین برجهت پژوهش او تأثیر بسزائی گذاشت. وی و پولانیی برای نخستین بار یک سطح کارمایه‌ی پوتانسیئلی برای واکنش شیمیایی در نظر گرفته و ساختند؛ آنان واکنش ساده‌ی H+H2H2+H را الگو قرار دادند و برای کارمایه‌ی یک گونه‌ی سه اتومی از فورمولی تجربی و بسیار تقریبی که فریتس لوندون در 1307 بدست داده بود استفاده کردند. آن سطح شامل دو درّه (فرورفتگی» بود که در یک گردنه یا نقطه‌ی زینی (saddle point) به هم می‌رسیدند. آیرینگ و پولانیی در بخش پایانی گزارشی که انتشار دادند سیر واکنش را برحسب حرکت یک نقطه‌ی نمونه بر روی سطح مورد بحث در نظر گرفته بودند. انتشار چنین مقاله‌ی پیشگامانه و فوق‌العاده نافذی بی‌تردید یکی از مهمترین خدمتهائی بود که آیرینگ و پولانیی انجام دادند.
آیرینگ،در پرینستن، کار پژوهشی را در مسائلی گوناگون، و بیشتر در زمینه‌ی جنبش‌شناسی، ادامه داد. کار تحقیقی پیشین او که توجه زیادی را جلب کرد، و در 1311 جایزه‌ی «انجمن امریکایی برای پیشبرد علم» را برای وی به ارمغان آورد، مطالعه‌ای بود براساس روشهای مکانیک کوانتومی درباره‌ی واکنشهائی که شامل پیوندهای دوگانه‌ی مزدوجند. آیرینگ در پژوهشی نیز با ه.ا. تیلر همکاری کرد، از جمله در بررسی واکنشهائی که در اثر تابشهای پُر کارمایه بوجود می‌آیند. این کار از این نظر حایز اهمیت بود که برای نخستین بار شباهت مکانیکی میان واکنشهای تابشی – شیمیایی و واکنشهای نوراشیمیایی را نمایان می‌ساخت. در دهه‌ی 1310 آیرینگ به مسأله‌ی جداسازی همجاها (ایزوتوپها) نیز علاقه‌ی خاصی پیدا کرد، و راجع به نظریه‌ی جداسازی آب سنگین به روش برقکافت به تحقیق پرداخت. وی در 1316، با همکاری ا.ی. کاندن و و. آلتر، مقاله‌ای ارزشمند درباره‌ی فعالیت نوری، با تکیه بر الگوی تک الکترونی، انتشار داد. این کار سه سال بعد در مقاله‌ای که با یاری و.ی. کاوتسمان و ج.او والتِر تهیه شده بود به نحو گسترده‌تری عرضه شد. آیرینگ و شاگردانش در دهه‌ی 1310 نیز نظریه‌ی مایعات را مطالعه و این فکر سودمند را در آن وارد کردند که هر مایع را باید به شکل «حفره‌ها» ئی در نظر گرفت؛ همچنان که فرض می‌شود که هر گازی متشکل از مولکولهائی است که در فضای تهی در حرکتند، هر مایع را نیز می‌توان ساخته شده از «حفره‌ها»ئی انگاشت که در درون ماده حرکت می‌کنند آیرینگ بر این اساس توانست به شیوه‌ای ساده ثابت بودن تقریبی حاصل جمع چگالیهای هر مایع و بخار آن را تبیین کند. این نحوه‌ی پرداختن به مایعات بحث و جدلی را برانگیخت، اگرچه همگان بر سودمند بودن آن به عنوان رویکردی ساده به مسأله اذعان می‌کردند.
احتمالاً مهمترین کار آیرینگ و شاگردانش در دهه‌ی 1310 درباره‌ی نظریه‌ی اساسی سرعت واکنشهای شیمیایی بود. آیرینگ و همکارانش، به دنبال کاری که با پولانیی راجع به ساختن سطح کارمایه‌ی پوتانسیئلی برای منظومه‌ی H3 انجام شده بود، برای چندین منظومه‌ی دیگر نیز، با بکار بستن شیوه‌های مکانیک کوانتومی و تجربی، سطوح کارمایه‌ی پوتانسیئلی ساختند. در آن زمان، که ماشین حسابگر (رایانه) وجود نداشت، چنان محاسبه‌هائی مستلزم زحمت بسیار زیاد بود، حتی برای منظومه‌ی H3؛ و برای منظومه‌های دیگری که شامل تعداد بیشتری الکترون بودند کار از این هم بسیار دشوارتر بود مگر آن‌که پای استفاده از روش تجربی به میان می‌آمد. به رغم این دشواری،ی.ا. هیرشفلدر، آیرینگ، و ن. روزِن در 1315 محاسبه‌ای صرفاً براساس محاسبه‌ی وردشی برای منظومه‌ی H3 انجام دادند. اما برای احتراز از کار فراوانی که اجرایش ناممکن بود، ناگزیر شدند که از ویژه تابع وردشی نسبتاً ساده‌ای استفاده کنند، و از این رو کارمایه‌ی فعالسازی محاسبه شده با مقدار تجربی تفاوت زیادی داشت؛ و تا بیش از چهل سال بعد پرداختن به این مسأله به نحوی که مقدار قابل قبولی برای کارمایه‌ی فعالسازی واکنش H+H2 بدست‌اید ممکن نشد.
در همان زمانی که این کارها برای ساختن سطوح کارمایه‌ی پوتانسیئلی در جریان بود، آیرینگ و شاگردانش محاسباتی دینامیکی درباره‌ی مسیر حرکت یک نقطه‌ی نمونه بر روی سطوح را آغاز کردند. ساختن چنین مسیرهائی می‌بایست از طریق حل عددیِ معادلات نیوتنی با استفاده از حسابگرهای مکانیکی بعمل آید. مسیر نقطه‌به‌نقطه ایجاد می‌شد، و کار بسیار پر زحمت بود. با وجود آن‌که از گستره‌ی وسیعی از شرایط نمی‌شد استفاده کرد، نتایجی که بدست آمد اصول مهمی را درباره‌ی این‌که فرایندهای شیمیایی چگونه پیش می‌روند روشن ساخت.
آیرینگ در اوایل دهه‌ی 1310 راجع به نحوه‌ی تنظیم یک روش عمومی محاسبه‌ی سرعت واکنشها، روشی که در آن از محاسبات پرزحمت مسیرها احتراز شود، بسیار اندیشید. در 1311، با همکاری ه پلتسر و ا. ویگنر، مقاله‌ای مهم انتشار داد که شامل محاسبه‌ی سرعت گذر منظومه‌ها از گردنه یا نقطه‌ی زینی یک سطح کارمایه‌ی پوتانسیئلی بود. در پی این کار آیرینگ دریافت که بهتر است توجه خود را به نقطه‌ی زینی متمرکز کند، و به این نتیجه رسید که منظومه‌های واقع در نقطه‌ی زینی، که او آنها را «مجتمعهای فعال شده» نامیده، با واکنش کننده‌ها در یک حالت شبه تعادلی هستند. همچنین نتیجه گرفت که منظومه‌ها، همین که به این ناحیه از سطح کارمایه‌ی پوتانسیئلی رسیده باشند، دیگر ممکن نیست به عقب برگردند و باید به راهشان ادامه دهند تا به محصولات تبدیل شوند. این ملاحظات آیرینگ را هدایت کرد که آنچه را وی نظریه‌ی سرعت مطلق واکنش می‌نامید، اما اکنون نظریه‌ی حالت گذرا نامیده می‌شود، تدوین کند. در شکل اولیه‌ی این نظریه، غلظتِ
که در آن T دما،
آیرینگ در آبان 1313 مقاله‌ی مهم خود را در شرح این نظریه به Journal of Chemical Physics («مجله‌ی شیمیِ فیزیکی») فرستاد؛ ناشر مجله، هرلدک. یوری، نخست براساس رأی داوران آن را نپذیرفت. اما با دخالت ه.ا. تیلر و ا. ویگنر آن مقاله، که یکی از مهمترین نوشته‌های منتشر شده در زمینه‌ی جنبش‌شناسی شیمیایی بود، در شماره‌ی بهمن 1313 (فوریه‌ی 1935) مجله‌ی مذکور چاپ شد. در مقاله‌ی دیگری که پس از آن از طرف آیرینگ و ف.ک. وین جونز انتشار یافت محاسبه‌ای هم‌ارز با نخستین، منتها به زبان گرماپویایی، عرضه شد. در مقاله‌ی دیگری، م. اِوَنز و م. پولانیی محاسبه‌ی بسیار مشابهی را عرضه کردند که مستقلاً انجام شده بود.
صورت آغازین نظریه‌ی حالت گذار، که اکنون غالباً از آن با عنوان «نظریه‌ی قراردادی حالت گذار» یاد می‌شود، شامل چهار فرض بنیادی بود، که همگی در محاسبات پیشین وارد شده بودند، اما در تنظیم فورمول سال 1314 با موفقیت درهم ادغام شدند. آن فرضها بدین قرارند: (1) دستگاههائی که به حالت فعال شده رسیده‌اند ناگزیرند که مولکولهای محصول را تشکیل دهند، (2) انواع گوناگون حرکت درحالت فعّال شده را می‌توان حرکتهای جدا از یکدیگر دانست؛ (3) حرکت از خلال حالت فعال شده را می‌توان حرکت کلاسیک تلقی کرد؛ و (4) مجتمعهای فعال شده را می‌توان در حالت شبه تعادل با مولکولهای واکنش کننده دانست. آنچه در وهله‌ی نخست بیشتر از همه با مخالفتهائی روبرو شد فرض آخری بود، اما به دنبال کاری که بعداً انجام گرفت معلوم شد که آن فرض در بسیاری از موارد به حقیقت نزدیک است. در شکل آغازین نظریه، فرض سوم برحسب یک «ضریب انتقال» برای واکنش بررسی شده بود، اما شیوه‌های بررسی بعدی مربوط بوده‌اند به اثرهای کوانتومی، بخصوص به «نقب زدن» کوانتومی از میان سدّ کارمایه، که تا اندازه‌ای هم موفقیت‌آمیز بوده‌اند. از فرض دوم چندان خطائی در محاسبه ناشی نمی‌شد، در حالی‌که اشتباهات ناشی از فرض اول به کمک روشهای جدید محاسبه، از قبیل نظریه‌ی حالت گذار وردشی، به کمترین حد تقلیل یافته‌اند.
نظریه‌ی حالت گذار تأثیر فوق‌العاده‌ای برجای گذاشت و هنوز هم از طرف کسانی که درباره‌ی سرعت تحولات شیمیایی، فیزیکی، و زیستی به تحقیق می‌پردازند زیاد بکار برده می‌شود. ارزش آن چندان از این نظر نیست که راهی برای محاسبه‌ی صحیح سرعتها پیش پا می‌گذارد، زیرا که در این مورد به هر حال نظریه‌ی متداول محدودیتهای عمده‌ای دارد. ارزش آن بیشتر در فراهم آوردن چارچوبی فکری است که به یاری آن می‌توان فهمید که فرایندها چگونه روی می‌دهند. آن نظریه هم از حیث گرماپویایی و هم از حیث مکانیک آماری بصیرتی ایجاد می‌کند، و به پیش‌بینیهای کیفی سودمندی در مواردی از قبیل اثرهای حلّال، نسبتهای ایزوتوپی – جنبشی و تأثیرهای فشار می‌انجامد بی‌آن‌که نیازی به محاسبه‌ی آنها باشد. ظریفکاریهائی که بعداً در نظریه صورت پذیرفت، و برخی از طرف خود آیرینگ بود، به نظریه امکان داده است که سرعتهای واکنش را به صورت کمّی‌تری محاسبه کند.
در پی تدوین نظریه‌ی حالت گذار در سال 1314، بیشتر کوشش آیرینگ در جهت کاربرد آن نظریه در مسائل گوناگون، هم شیمیایی و هم فیزیکی، صرف شد. در مقاله‌ی مهمی که در 1314 انتشار یافت، ه. گرشینوویتس و آیرینگ آن نظریه را در واکنشهای سه مولکولی بکار بردند و نشان دادند که نظریه در تفسیر آن واکنشها موفقیت داشته است. این نتیجه‌ای ارزشمند بود؛ هیچ یک از نظریه‌های پیشین به نحوی رضایتبخش به موضوع برخوردهای میان سه مولکول نپرداخته بود، اما با نظریه‌ی حالت گذار، که در آن توجه بر تعادل بین واکنش کننده‌ها و مجتمعهای فعال شده متمرکز بود، پرداختن به مسأله به نحوی ساده میسر شد. اندکی بعد آیرینگ فرایندهای فیزیکی مانند ناروانی (viscosity)، پخش، و انعطاف‌پذیری را براساس نظریه‌ی حالت گذار با موفقیت مطالعه کرد. ورود سیموئل گلاستونِ برقاشیمیدان به پرینستن در 1318 سبب شد که آیرینگ به مسائل برقاشیمی نیز علاقه‌مند شود، و در همان سال، با همکاری گلاستون و لیدلر، راه‌حلی برای مسأله وولتاژ اضافی عرضه کرد. تقریباً در همان زمان آیرینگ و همکارنش برای نخستین بار نظریه‌ی حالت گذار را در مورد واکنشهائی که در سطوح روی می‌دهند بکار بردند و توانستند نتایجی بدست آورند که در حد معقولی با آزمایش توافق داشت.
آیرینگ در حوالی سالی 1321 علاقه‌ی خاصی به دستگاههای زیستی پیدا کرد، و علت آن بیشتر مسأله‌ای بود راجع به نورتابی زیستی (bioluminescence) که از طریق ف.ه. جانستن، عضو گروه زیست‌شناسی دانشگاه پرینستن، با آن موضوع آشنا شده بود؛ مقدّر چنان بود که وی سه دهه‌ی بعد با جانستن همکاری کند. مواد نورتاب زیستی، مانند باکتریهای نورتاب، اثرهای شگفت‌انگیزی از دما و فشار از خود به ظهور می‌رسانند، و آیرینگ توانست این اثرها را با تکیه بر نظریه‌ی حالت گذار تعبیر و تفسیر کند. وی اندکی پس از آن راجع به نظریه‌ی تأثیر داروهائی نظیر سولفانیلامید کار کرد و روشی برای بیان و تعبیر اثرهای همکرداری (synergism) و ناسازگاری تدوین نمود.
آیرینگ در 1323، در عین حفظ مقام خود در پرینستن، به عنوان مدیر عامل «بنیاد پژوهشی نساجی»، که در همان سال آزمایشگاههائی در پرینستن دایر کرده بود، برگزیده شد. اگرچه معلومات قبلی آیرینگ در مورد منسوجات اندک بود، اما کارش درباره‌ی فرایندهای فیزیکی و بینشی که در زمینه‌ی سرعت واکنشها داشت او را قادر ساخت که در مدت کوتاهی برنامه‌ی پژوهشی پر فعالیتی بوجود آورد. وی به همراه گروه کوچکی از همکارانش خواص فیزیک الیاف و پارچه‌ها، و همچنین اثرهائی را که در نتیجه‌ی فرایندهائی مانند رشتن و کشیدن و بافتن پدید می‌آیند، بررسی کرد. بر اساس نظریه‌ی حالت گذار، الگوهای ریاضی طراحی شد تا اثرهای مشاهده شده را تعبیر کند. در 1324 و 1325 مجموعه‌ای شامل یازده مقاله با عنوان کلی «خواص مکانیکی منسوجات» انتشار یافت، که جورج هالسی نیز در تألیف بیشتر آنها شریک بود.
آیرینگ، با تکیه بر اعتقاد خود و همسرش دایر بر این‌که اگر در میان یک جمعیت مورمون زندگانی کنند نیازهای دینی و اجتماعیشان بهتر برآورده خواهد شد، در 1325 تصمیم گرفت که پرینستن را به قصد دانشگاه یوتا ترک کند. وی از 1325 تا 1345 ریاست مدرسه‌ی عالی یوتا را برعهده داشت، و پس از آن استاد ممتاز شیمی و فلزپردازی شد. در تمام مدتی که در سَلتِ لِیک‌سیتی اقامت داشت، گذشته از کار پژوهشی‌ای که خود او با یاری دانشجویان و همکاران انجام می‌داد، تأثیر عمیقی بر دانشگاه گذاشت، که این خود موجب تقویت هرچه بیشتر کار تدریس و تحقیق در دانشگاه شد.
پژوهشهای آیرینگ در سَلت لِیک‌سیتی تا حدودی دنباله‌ی کار وی در پرینستن بود، اما او را با زمینه‌های جدید مهیّجی آشنا ساخت که همواره متنوع و ابتکاری بود؛ این پژوهشها مشتمل بودند بر مطالعه‌ی فرایندهائی که در طیف‌سنج جرمی روی می‌دهند، نظریه‌ی مایعات، چرخش نوری، خواص مکانیکی الیاف، و جنبش‌شناسی تغییر شکل. علاوه بر این، وی بخش عمده‌ای از کوشش خود را در راه ادامه‌ی بررسی دستگاههای زیستی صرف کرد.
آیرینگ و شاگردانش در دهه‌ی 1330، از راه بسط نظریه‌ی برهمکنش الکترونها با اتومها و مولکولها، خدمت مهمی به قلمرو طیف‌سنجی جرمی کردند. آنان سطوح کارمایه‌ی پوتانسیئلی ساختند، نظریه‌ی حالت‌گذار را بکار بردند، و الگوهای چندپاره شدن مولکول به هنگام برخورد با باریکه‌های الکترونی در سرعتهای مختلف را پیش‌بینی کردند. پیش از این کارها اطلاع چندانی درباره‌ی فرایندهائی که در طیف‌سنج جرمی روی می‌دهند در دست نبود، و در 1329 مقاله‌ای به قلم ه.م. روْ زنستاک، م.ب. والنشتاین، ا.ل. وارهافتیش، و آیرینگ مسأله را بسیار روشن نمود و مشوّق کارهای بیشتری در آن زمینه شد.
آیرینگ در سال 1336 پژوهش خود درباره‌ی نظریه‌ی مایعات را از سرگرفت، و پس از اندک سالی مهمترین کار خود راجع به آن موضوع را به انجام رسانید. پایه‌ی این کار بعدی بر سه فرض کلی گذاشته شده بود، به این شرح: (1) مایعات حاوی منطقه‌هائی جامدگونه‌اند؛ (2) مایعات حاوی حفره‌هائی با اندازه‌های مولکولی هستند که مولکولها در درون آنها می‌توانند حرکت کنند؛ و (3) مولکولها در این حفره‌ها برخی از ویژگیهای مولکولهای گاز را دارند. براساس این الگو و برخی از داده‌های تجربی، آیرینگ و شاگردانش توابع تقسیم (partition) برای تعدادی از مواد، از جمله آرگون، کسنون، کریپتون، ئیدروژن، کلوْر، آب، برخی موادّ آلی، فلزات، و نمکهای مذاب، ساختند. با این توابع می‌شد رفتار فازهای جامد، مایع، و گازی را تفسیر کرد و از راه محاسبه به مقادیری از خواص رسید که به مقادیر تجربی نزدیک باشند. خواص مورد نظر عبارت بودند از نقطه‌های ذوب، نقطه‌های بحرانیع ظرفیتهای گرمایی، و ناروانیها. یکی از مهمترین موفقیتهای این رویکرد نحوه‌ی پرداختن رضایتبخش به موضوع آب بود، مایعی که در درون آن دو ساختار جامدگونه‌ی شبیه به یخ I و یخ III گنجیده بود.
آیرینگ و همکارانش در دهه‌ی 1340 راجع به نظریه‌ی دَوَران نوری و دورنگ‌نمایی مستدیر کار کردند، و آنچه را که نظریه‌ی اوْکتانِ فعالیت نوری نامیده شده است بوجود آوردند. آنان در چندین جنبه‌ی عملی این مسأله به کندوکاو پرداختند، و برای تعیین ساختار بسیاری از ترکیبات، که برخی از آنها در شیمی درمانیِ سرطان اهمیت داشتند، از آن نظریه بهره گرفتند.
کار آیرینگ در دانشگاه یوتا درباره‌ی دستگاههای زیستی تحقیق بیشتری راجع به نورتابی و بررسیهای مربوط به رسانایی اعصاب و پخش و نفوذ از خلال غشاهای زیستی را شامل می‌شد. وی در دهه‌ی 1330 با ت.ف. دوْئرتی درباره‌ی سازوکار تنش و التهاب نیز کار کرد. آنان نظریه‌ای پیش نهادند که بنابر آن تنش در داخل یاخته‌های بدن یک واکنش زنجیری به راه می‌اندازد، و هیستامین به شکل عامل مخرّب عمل کرده التهاب ایجاد می‌کند. در چند سال بعد این مطالعات فیزیولوژیک به موضوعهائی مانند نقل و انتقال سودیوم، طرز کار قلب، و ماهیت عمل اعصاب گسترش داده شد.
در حدود سال 1348 آیرینگ، بخصوص با همکاری بتسی جونز استوْوِر، درباره‌ی سایر زیستی، از جمله ماهیت جهشها، به کار پرداخت. آنان نظریه‌ای درباره‌ی احتمال بقای فرد در یک جمعیت همگون پروردند. معادله‌ی اساسی‌ای که بدست آوردند عبارت بود از (ds/dt=-ks(1-s، که در آن s احتمال بقا، t زمان، و k ثابت مناسبی برای سرعت است. این معادله، پس از انتگرال‌گیری، به معادله‌ی
آیرینگ در دانشگاه یوتا آن کار نظری را که در پرینستن راجع به خواصّ مکانیکی الیاف و موادّ دیگر شروع کرده بود ادامه داد. وی الیاف طبیعی از قبیل پنبه، پشم، کراتین، و کوْلاژِن (ماده‌ی چسب‌زا)، و الیاف مصنوعی نظیر نایلون و ساران را در نظر گرفت. این کار، علاوه بر اهمیت نظری عظیمی که داشت، در عمل نیز، مثلاً در صنعت پشم، بسیار سودمند و باارزش شناخته شد. این پژوهشها بعداً به مسائل فیزیولوژیک کشیدگی زردپیها بسط یافتند.
یکی از موضوعاتی که آیرینگ و همکارانش توجه زیادی به آن مبذول داشتند جنبش‌شناسی تغییر شکل بود. وقتی که جسم جامدی تحت کشش قرار گیرد، جریان قابل انعطافی روی می‌دهد، و این امر با ساخت و شکست پیوندهای بین مولکولی مربوط است. نظریه‌ی حالت گذار ابزار نیرومندی برای بررسی چنین پدیده‌هائی محسوب می‌شود. موضوع پیچیده است، زیرا که جریان قابل انعطاف را باید برحسب فرایندهای متوازی و متوالی بررسی کرد، اما آیرینگ توانست به روشهای بررسی سودمندی در این‌باره دست یابد. وی پس از 1349، با همکاری آلکساندر کراوس، نظریه‌ی مربوط به فرایندهای تغییر شکل را مورد توجه خاص قرار داد، فرایندهائی که در مهندسی فلزپردازی اهمیت بسیار دارند. از این همکاری کتابی درباره‌ی جنبش‌شناسی تغییر شکل به ثمر رسید که در آن اصول علمی مربوط به قوانین بنیادی تغییر شکل خمیری خلاصه شده است. معلوم شد که گسترش این مفاهیم برای درک شکستگیهای تابع زمان حایز اهمیت بوده است.
آیرینگ در پژوهش سبکی غیرمعمولی داشت؛ همواره سرشار از اندیشه‌های نو بود، و شادمان می‌شد از این‌که هر کس را که مایل به شنیدن باشد در آن اندیشه‌ها شریک کند. یکی از وظیفه‌های مهم شاگردان و همکارانش تمیز دادن افکار درست از افکار نادرستی بود که بسیاری از آنها هنوز رواج داشتند. کار وی همواره شوق‌آور و غالباً بحث‌انگیز بود. نظریه‌ی حالت گذار، که او عرضه کرد، در سالهای نخست انتقادهای شدیدی را برانگیخت، و مدتی به جدّ گرفته نشد. اما از حدود سال 1339 به بعد معلوم گردید که این نظریه، با وجود ضعفهائی که از جنبه‌ی کمّی دارد، موجب می‌شود که، با کوششی اندک، روشن‌نگریهای مهمی بدست آید. شیوه‌های بررسی آیرینگ درباره‌ی حالت مایع و دَوَران نوری نیز مورد انتقاد قرار گرفته‌اند. با این حال، حتی بحث‌انگیزترین جنبه‌های کار او هم در برانگیختن دیگران به کارهای پژوهشی بسیار ارزشمند بوده است.
پایبندی آیرینگ به علم با پایبندی عمیق وی به معتقدات مورمونی و به خانواده‌اش برابری می‌کرد. وی نقش فعالی در کلیسای خود داشت، و چندین سال عضو «هیأت امنای مدرسه‌ی عمومی یکشنبه‌ی» وابسته به آن کلیسا بود. وی چندین مقاله راجع به معتقدات مذهبی خود و درباره‌ی مباحث تربیتی انتشار داد. معتقد بود که کلیسای مورمونی در عقایدش تا حدی بنیادگرا است، و آیرینگ در دهه‌ی 1330 به سبب عقایدش درباره‌ی منشأ حیات در عالم، که در مقاله‌ای علمی بیان کرده بود، برخوردی ملایم با مقامهای کلیسا داشت. اما مسأله، به نحوی محترمانه، حل شد.
آیرینگ افتخارها و جایزه‌های متعدد دریافت کرد، از جمله پانزده دکتری افتخاری و عضویت در فرهنگستانهای ملی علوم. وی به عنوان رئیس «انجمن شیمی امریکا» خدمت کرد و جایزه‌ی پتر دبیه، جایزه‌ی اروینگ لنگمیور، و نشان جووزف پریستلی آن انجمن را گرفت. وی همچنین «نشان ملی علم» و «نشان طلای برسلیوس» را از «فرهنگستان علوم سوئد» دریافت کرد.
کتابشناسی
یکم. کارهای اصلی. فهرست کاملی از آثار. منتشر شده‌ی آیرینگ در مقاله‌ی «Henry Eyring, Mormon Scientist»، از ه. هیث (رساله‌ی فوق لیسانس، دانشگاه یوتا، 1980)، و در JPChe، 87 (1983)، 2642-2656، موجود است. فهرست ده کتاب و بیش از ششصد مقاله‌ی تحقیقی ذکر شده است. هیث تعدادی مقاله هم در زمینه‌های مذهب، تعلیم و تربیت، و دیگر موضوعات فهرست کرده است.نخستین کتاب آیرینگ، با همکاری گلاستون و ک.ج. لیدلر، The Theory of Rate Processes (نیویورک، 1941) بود؛ این کتاب نخستین بیان تفصیلی نظریه‌ی حالت گذار بشمار می‌رفت. این اثر بعداً در کتاب Basic Chemical Kinetics، از آیرینگ، ه. لین، و م. لین (نیویورک، 1980)، روزآمد شد. دیگر آثار معتبر بدین قرارند: Quantum Chemistry، از آیرینگ، ا. کیمبال، و ج. والتر (نیویورک، 1944)؛ The Theory of Rate Processes in Biology and Medicine، از ف.ه. جانستن، آیرینگ، و ب.ج. استوْور (نیویورک، 1974)؛ و Deformation Kinetics، از ا. کراوس و آیرینگ (نیویورک، 1975).
یکی از نخستین مقاله‌هائی که اهمیت فراوانی داشت «Über einfache Gasreaktionen» بود، از آیرینگ و م. پولانیی، در ZPC، بخش B، 12 (1931)، 279-311، که در آن نخستین ساختار یک سطح کارمایه‌ی پوتانسیئلی عرضه شد. احتمالاً مهمترین اثر منتشر شده‌ی آیرینگ مقاله‌ای بود با عنوان «The Activated Complex in Chemical Reactions»، در JChPh، 3 (1935)، 107-115؛ این اثر نخستین مقاله‌ای بود درباره‌ی آنچه امروزه به عنوان نظریه‌ی مرسوم حالت گذار شناخته می‌شود.
کار طیف‌سنج جرمی در مقاله‌ای عرضه شده است با عنوان «Absolute Rate Theory for Isolated Systems and the Mass Spectra of Polyatomic Molectules»، از ه.م. رو زنستاک، م.ب. والنشتاین، آ.ل. وارهافتیش، و آیرینگ، در PNAS، 38 (1952)، 667-678. فعالیت دانشمند در زمینه‌ی نورشناسی در مقاله‌ی «A Model for Optical Rotation»، از ل.ل. جونز و آیرنگ، در JCE، 38 (1961)، 601-606، گزارش شده است، و به طور مفصلتر در The Theory of Optical Activity، از د. کالدوِل و آیرینگ (نیویورک، 1971)، آمده است. کار در زمینه‌ی ساختار مایع در کتاب Significant Liquid Structured ، از آیروینگ و م. جان (نیویورک، 1969)، بررسی شده است.
دوم. خواندنی های فرعی: گزارش مفصلی از زندگی و کار آیرینگ را در رساله‌ی هیث، که در بالا یاد شد، می‌توان یافت دیگر منابع با ارزش عبارتند از « The Making of a Physical Chemist: The Education and Early Researches of Henry Eyring»، ازه. هیث ، در JCE، 98-93، (1985)؛ « Henry Eyring 1901-1981، » از ی. ا. هیرشفلدر، در Americn Philosophical Society Year Book 1982 1982( فیلادلفیا، 1983)،489-482؛ و « Henry Eyring (1901-1981): A 20th Century Architect of Cathedrals of Science »، از د. و. اوری، در Proceedings of the International Symposium on Quantum Biology and Quantum Pharmacology، نهم (1982)، 3-1؛ و « Henry Eyring (1901-1981): A 20 th- Century Physical Chemist and His Models MMod، از همو، در MMod،3(1982) 522-503، کتابی به افتخار هفتادمین سالگرد تولد آیرینگ با عنوان Chemical Dynamics، ویراسته‌ی .ا. هیرشفلدر و د. هندرسن (نیویورک، 1971)، مشتمل است بر قدرشناسیهائی از خدمات آیرینگ و چندین مقاله از شاگردان سابق و دیگر همکارانش.
خاطرات جالب توجهی از کار اولیه‌ی آیرینگ در زمینه‌ی محاسبه‌ی سطوح کارمایه‌ی پوتانسیئلی در دو مقاله‌ی زیر آمده است: « A Forecast for Theoretical Chemistry»، از ی. ا. هیرشفلدر، در JCE،43 (1966) ، 463-457» و « My Fifty Years of Theoretical Chemistry Chemical Kinetics » ، از همو، در BBPC، 86 (1982)، 355-349؛ مقاله‌ی اول در Chemical Dynamice ، که در بالا از آن یاد شد، تجدید چاپ گردید. نیز ـــــ « Henry Eyring My Friend، » از د. هندرسن، در JPChe،87 (1983)، 2640-2938.
گزارشی درباره‌ی بخشی از کاری که آیرینگ را به تنظیم و تدوین نظریه‌ی حالت گذار هدایت کرد، همراه با بحثی درباره‌ی پذیرفته‌شدن نظریه، در The Development of Transition – State Theory »، از ک. ج. لیدلر و م. کریستین کینگ، همان، 2664-2657، در دسترس است. درباره‌ی گسترشهای اخیر این نظریه، ــــــ «Current Status of Transition - State Theory »، از د. گ. ترولار، و. لو هازه، و ج. ت. هاینز، همان، 2682-2664.
منبع مقاله :
کولستون گیلیپسی، چارلز؛ (1387)، زندگینامه علمی دانشوران، ترجمه‌ی احمد آرام... [و دیگران]؛ زیرنظر احمد بیرشک، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ اول
مقالات مرتبط
تازه های مقالات
ارسال نظر
در ارسال نظر شما خطایی رخ داده است
کاربر گرامی، ضمن تشکر از شما نظر شما با موفقیت ثبت گردید. و پس از تائید در فهرست نظرات نمایش داده می شود
نام :
ایمیل :
نظرات کاربران
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}