تامان، گوستاف هاینریش یوْهان آپوْلوْن

[gustāf hāynric yohān āpolon tāmān]
Gustav Heinrich Johann Apollon Tamman
(ت. یامبورك (اكنون كینگیسپ)، استان سن پترزبورگ، روسیه، 26 اردیبهشت تا 7 خرداد 1240/ 16 تا 28 مه‌ی 1861؛ و.گوْتینگن، آلمان، 26 آذر 1317/ 17 دسامبر 1938)، شیمیِ فیزیكی.
تامان به نسل دانشمندانی تعلق داشت كه شیمی فیزیكی را بوجود آوردند. او از پایه گذاران علم فلزشناسی و فلزپردازی، و پیشقدم در مطالعه‌ی واكنشهای شیمیایی حالت جامد بود.
تامان در خانواده‌ای آلمانی زبان و پروْتستان از اهالی لیووْنیا متولد شد، كه اعضای آن حداقل از شروع قرن نوزدهم به بعد متعلق به طبقه‌ی اشراف بی‌نام و نشان روسی بودند. پدرش، هاینریش تامان، در یامبورك و در گوْریگوْرتسك، استان مگیلیوْف (اكنون گوْركی، جمهوری روسیه‌ی سفید)، پزشك شهرداری بود و سمت استادی طب عملی را در دانشكده‌ی كشاورزی (اكنون مدرسه‌ی عالی كشاورزی روسیه‌ی سفید) در گوْریگوْرتسك برعهده داشت. او به عضویت هیأت علمی دانشگاه مسكو منصوب شد ولی درست قبل از عهده دار شدن این مقام بدرود زندگی گفت. تامان در این موقع چهار سال بیشتر نداشت، و مسئولیت تربیت او كلاً به عهده‌ی مادرش، ماتیلده شونمان، افتاد. ماتیلده به زادگاهش دوْرپات (اكنون تارتو) بازگشت و بر مشكلات مالی زیادی كه با آنها مواجه شده بود، ماهرانه غلبه كرد. تامان، بعد از اینكه پنج سال به طور خصوصی درس خواند، وارد دبیرستان دوْرپات شد، و در آنجا، به رغم نمرات پایینی كه در زبان می‌گرفت، مرتباً یكی از دانش آموزان برجسته‌ی كلاس بود. در چهارده سالگی به او پیشنهاد شد كه به عنوان دست پرورده‌ی فریدریش گراف فوْن بِرك، ارتشبد روسی، زندگی نویدبخشی را پیش گیرد، ولی مادرش این پیشنهاد را رد كرد.
تامان در سال 1258 تحصیل علم شیمی را در دوْرپات شروع كرد. حتی قبل از آن كه در 1262 رساله‌ی نامزدیش را (درباره‌ی فشار بخار محلولها)، كه در 1262 تقدیم كرد، بنویسد، به عنوان معاون دوم كارل اشمیت، شاگرد سابق یوستوس لیبیش و فریدریش ووْلر، جانشین ویلهلم اوْستوالت شد. او در دبیرستان دخترانه‌ی محلی و مدرسه‌ی شهرستان نیز تدریس می‌كرد. در آن زمان در دوْرپات هر شیمیدانی می‌توانست انتظار داشته باشد كه فقط در امور مربوط به طبابت و كشاورزی كار پیدا كند. نتیجتاً، تامان، در اثر اصرار یوْهان لمبرك، تصمیم گرفت كه در فیزیوْلوژكی گیاهی متخصص شود؛ این رشته را گوستاف فوْن بونگه به او معرفی كرده بود. در یكی از سلسله مقالاتی كه در این زمینه نوشت (1274) به طور صحیح توضیح داد كه وجود دماهای حد مطلوب برای واكنشهای آنزیم، نتیجه‌ی دو فرایند مستقل است كه هریك از آنها وابسته به دماست ولی به تغییرات دما واكنشی مخالف دیگری نشان می‌دهد؛ واكنش كاتالیزی و غیرفعال بودن گرمایی آنزیم. اگرچه تامان علاقه‌ی شدیدی به فرایندهای تخمیر، غشاها، و فشار راندی (اوْسموْزی) داشت، اندك زمانی بعد معلوم شد كه او برای كار در سایر رشته‌ها ساخته شده است.
تامان در ابتدای پاییز 1262 به تحصیل مباحثی در مرز میان شیمی و فیزیك پرداخت، و این زمانی بود كه وی، با ادامه‌ی كار آدوْلف وولنر، تعیین وزنهای موْلكولی اجسام را از پایین آوردن فشار بخار شروع كرد. این تحقیق موجب شد تا شالوده‌ی رساله‌ی فوق لیسانس او هنگامی كه در سال 1264 از آن دفاع می‌كرد، متحمل انتقادی شدید از طرف آرتور فوْن اوْتینگن شود. هزینه‌ی زیاد چاپ و نشر مانع شد كه تامان این تحقیق را به صورت رساله‌ی دكتری بسط دهد. در عوض، پایاننامه‌ای درباره‌ی متامری متافوْسفاتها عرضه كرد؛ و در همان سال (1266) شرایط صلاحیت تدریس در دانشگاه را احراز نمود. در سال 1268 در موسسه‌ی هلمهوْلتس در شارلوتنبورك و با اوْستوالت در لایپ تسیش كار كرد. در لایپ تسیش، آرنیوس و نرنست را ملاقات كرد، و با آنها تا آخر عمر دوستی بسیار نزدیكی را حفظ كرد. اما روابط او با اوْستوالت همواره سرد و ضعیف باقی ماند. ارتقای تامان به معاونت اول، او را به دوْرپا برگرداند و در آنجا او با سرعت نامتعارفی ترقی كرد. در 1269 «مدرس» شد (در همان سال پیشنهاد استادی فوق العاده در گیسن را رد كرده بود). در 1271 به عنوان استاد فوق العاده منصوب شد و به عنوان مدیر مؤسسه جای اشمیت را گرفت، و در 1273 به استادی كامل منصوب شد.
تامان، در مدتی كه در دوْرپات بود، بسیار سفر كرد. در 1268-1269 در گوْتینگن با نرنست در تحقیقی درباره‌ی فشاری كه در آن ئیدروْژن در اثر عمل فلزات از محلولها آزاد می‌شود به كار پرداخت. او، تا حدی برای فراگرفتن زبان روسی، به صوابدید دوستش میندیلیئیف، كه تحقیق او را با علاقه دنبال می‌كرد، چندین بار از روسیه دیدن كرد. در یكی از این سفرها با آنا میچرلینگ، دختر یك بانكدار آلمانی در سن پترزبورگ، آشنا شد. آنها در 1269 با هم ازدواج كردند و صاحب یك پسر و دو دختر شدند. در 1273 تامان به هلند رفت، و در آنجا تماسهای ارزشمندی با وانت هوْف، كامرلینگ اوْنس، روْزبوْم، و یاكوْپ وان بِمِلن داشت. در این فرصت بود كه علاقه‌ای را كه در تمام عمر به تعادلهای ناهمگن داشت گسترده ساخت. همچنین در 1273، در ضمن سفری به نیشنی نوْفگرت، برانگیخته شد كه به تحقیق درباره‌ی نفت بپردازد، و در این پژوهش چندین نفتالین جدید كشف كرد. (1) در 1258 به استوْكهوْلم سفر كرد، و در آنجا ابزار كار علمی برسلیوس را در وضعی چنان مهجور و متروك دید كه دعوتی در Chemiker-Zeitung («مجله‌ی شیمی») چاپ و منتشر كرد، و این امر به تأسیس موزه‌ی برسلیوس انجامید. (2) هنگامی كه در 1279 از نمایشگاه جهانی در پاریس دیدن می‌كرد، به مطالعه در صنعت فلزپردازی فرانسه پرداخت و با لوْشاتلیه و شیوه‌های او آشنا شد.
بنابه اصرار نرنست، فلیكس كلاین، و وزیر مشهور پروسی فریدریش آلتهوْف، یك كرسی شیمی غیرآلی (دومین كرسی در آلمان) و یك مؤسسه‌ی جدید به سال 1282 در گوْتینگن تأسیس شد. تامان به ریاست موسسه انتخاب شد، و با وجود چندین پیشنهاد جذاب به گوْتینگن پایبند ماند. در 1288 دوستش باریس گالیتسین انتخاب او را به عنوان عضو رسمی فرهنگستان سلطنتی سن پترزبورگ تحقق بخشید، و تامان، بعد از آنكه در 1309 بازنشسته گردید، به ریگا دعوت شد.
بخش صنعت، امید به كسب نتایج مفید از مؤسسه‌ی جدید را داشت و تامان تصمیم گرفت كه از راه پژوهش منظم درباره‌ی مواد غیرآلی روزمره به آن نتایج دست یابد. در ابتدا می‌خواست در شیمی سیلیكاتها تخصص پیدا كند؛ اما بحثی با آرثر لوئیس دِی، كه بتازگی از مؤسسه‌ی كارنگی كمك مالی زیادی برای ساختن یك آزمایشگاه زمینفیزیكی دریافت كرده بود، او را متقاعد ساخت كه از این فكر دست بردارد و توجه خود را به فلزات و شیشه‌ها متمركز كند. وقتی كه نرنست در سال 1284 به برلین رفت، تامان برنامه‌ی تحقیق خود را ادامه داد، و در 1286 جانشین او در مقام استادی در گوْتینگن، و در نتیجه مدیر مؤسسه‌ی شیمی فیزیكی شد. بعد از بازنشسته شدنش، چندین سازمان علمی و شركتهای فلز به تأمین پول برای تحقیقات او ادامه دادند، و به این ترتیب وی را قادر ساختند كه تا سال 1316 از سه تا پنج معاون استخدام كند.
تامان، كه نه فقط از حیث قد و قامت بلكه از لحاظ ظرفیت كار و سلامت غولی بود، روزی ده ساعت در آزمایشگاه خود كار می‌كرد، و با این همه، شیفته‌ی خانواده‌اش بود. علاوه بر این، معلوماتی عالی درباره‌ی نوشته‌های گوْته و تاریخ روسیه داشت، و شناگری پرشور بود. او رفاقت خود را فقط به چند همكار منحصر كرد، كه یكی از آنها اوْتوْ والاخ بود كه هر یكشنبه با او قدم می‌زد. تامان از قیود و رسوم آزاد بود، از تمام تشریفات احتراز می‌كرد، و سادگی را دوست می‌داشت؛ در عین حال در تمام اشخاصی كه او را ملاقات می‌كردند حس احترام برمی‌انگیخت. روابط او با همكاران و شاگردان، كه از آنها توقع سرسپردگی كامل داشت، سر راست و غالباً خشن بود؛ اما سرشت مشخص این روابط در اصل انسانیّت و مروّت عمیق آنها بود. قصه‌های كوتاه زیادی از شوخ طبعی خارق العاده‌ی او باقی مانده است. هنگامی كه احساس می‌كرد خرده گیری و انتقاد ضروری است، شوخ طبعی حربه‌ی كارساز او بود.
تامان افتخارات، جوایز، و امتیازات فراوان بدست آورد. هم مشاور خصوصی روسی بود و هم پروسی؛ به دریافت چهار درجه‌ی دكتری افتخاری مباهی شد و شهروند افتخاری مدرسه‌ی عالی فنی اشتوتگارت بود؛ به انجمنهای علمی مختلف تعلق داشت، كه مهمترین آنها عبارت بودند از فرهنگستانهای برلین، گوْتینگن، هاله، و وین؛ و عضو افتخاری فرهنگستان علوم روسیه، «انجمن بونزن»، «انجمن فلزپردازی آلمان»، «انجمن سلطنتی شیمی انگلستان»، و [با راذرفرد و آینشتاین] عضو «مؤسسه‌ی بریتانیایی فلزات» بود.
متجاوز از پانصد نوشته‌ی علمی تامان حوزه‌ی بسیار وسیعی از موضوعهای مختلف را دربرمی‌گیرد و زنجیره‌ی متنوعی را تشكیل می‌دهد كه هم به مسائل اساسی اختصاص دارد و هم به موضوعهای تفصیلی. بدین مناسبت، ویلهلم بیلتس یكی از گفته‌های گوْته را مناسب حال تامان دانسته است: «من غولها را از مرمر تراشیده و شكلهای كوچك و ریز را از عاج بریده‌ام.» ناممكن است حق این مجموعه‌ی غنی از كار را، كه تحقیق و تجسس را در راههای بی‌شمار برانگیخته است، در چند صفحه‌ی معدود بجا آورد.
نظریه‌ی محلولهای رقیق كه وانت هوْف و آرنیوس آن را مطرح كرده بودند یك سؤال مهم را بی‌جواب گذاشته بود. این نقص، تامان را كه درباره‌ی این موضوع پیرو عقاید میندیلیئیف بود، سخت نگران كرده بود. بخصوص كه در این نظریه، اجسام- با طرح تمثیلی- مانند گازهای كامل در نظر گرفته شده بودند، اما تأثیرهای متقابل بر حلّال از نظر دورمانده بود. تامان، برای آن كه این تأثیرها را به حساب آورد، نظریه‌ی فشار داخلی در دستگاههای همگن را ابداع كرد. بر طبق این نظریه، رفتار محلول مانند رفتار حلّال است؛ فشار، هم در محلولهای موْلكولی و هم در محلولهای یوْنی، در اثر یك نیروی جاذبه‌ی بین حلّال و جسم محلول، جابه جا می‌شود. در آزمایشهائی كه در 1272 آغاز شد، تامان به فشارهای تا حدود 40000 جوّ (آتموْسفر) كه تا حدی بیشتر از فشارهائی بود كه قبلاً امیل آماگا به آنها رسیده بود، دست یافت. در 1286 تامان نتایج بسیاری از آزمایشهائی را كه درباره‌ی حلّالهای مختلف كرده بود به صورت كتابی گرد آورد و آنچه را از نظریه‌ی او مشتق می‌شد آشكار ساخت. او ثابت كرد كه بستگی خواص متعدد محلولها (از جمله گرماهای ویژه، ناروانی، كشش سطحی، و ثابتهای نوری) به دما، و نیز وابستگی رسانایی و تراكم پذیری آن محلولها به فشار، را می‌توان در پرتو نظریه‌ی جدید او، كه مورد تأیید كامل همگان بوده است، درك كرد. تامان در اثری كه در 1274 درباره‌ی تراكم پذیری چاپ و منتشر كرد فوْرمولی را بكار برد كه آن را به پ.گ. تِیت نسبت داد و از آن زمان به بعد در همه جا به نام تیت شناخته شد. فقط بتازگی خاطرنشان شده است كه فوْرمول تامان به هیچ وجه با فوْرمولی كه تیت در 1267 داده بود یكی نیست. (3)
مبحث تعادلهای همگن- یعنی رفتار ماده به عنوان تابعی از فشار، دما، و تركیب شیمیایی- با فوْرمولی كه ویلرد گیبز درباره‌ی قاعده‌ی فاز تنظیم كرد گشوده شد؛ اما وان دِر والس و، بالاتر از همه، روْزبوْم، برای اولین بار اهمیت عملی بارز آن را تشخیص دادند. تامان، وقتی كه در 1274 وارد این رشته شد، مسأله را، قبل از پرداختن به موارد اعمال آن، به صورت كلی مورد بررسی قرار داد. این موضوع باعث شد كه وی مشاركت قابل توجهی در سامان بخشیدن به مسائل شیمی غیرآلی و توسعه روشهای تولید صنعتی داشته باشد. آغازگر تحقیق او دو مبدأ بود: یكی آزمایشهای تامس اندروز و لوئی كایِته درباره‌ی روابط تعادل بین حالتهای مایع و بخار، و دیگری تعبیر نظری نقطه‌ی سه گانه. بسیاری از دانشمندان، از جمله اوْستوالت، عقیده داشتند كه یك مرحله‌ی انتقالی مداوم بین حالات مایع و جامد وجود دارد كه با مرحله‌ی انتقالی میان حالتهای مایع و بخار متناظر است. تامان در 1275 این مفهوم را به طور قاطع كنار گذاشت. او، با متكی ساختن استدلالش بر آزمایشها و نتیجه گیری از ملاحظات مربوط به گرماپویایی، عقایدش را در تكنگاشتی كه در 1282 انتشار داد عرضه كرد. وی اظهار می‌كرد كه منحنی نقطه‌ی ذوب ممكن نیست در نقطه‌ی بحرانی به پایان برسد؛ نمودار فشا- دما اساساً خمی است بسته؛ و، از این رو، همه‌ی مراحل انتقال از حالت بلوری به سایر حالات باید گسسته باشند.
تامان نظریه‌اش را در دومین تكنگاشت (1301) اصلاح كرد، و در آن توضیح داد كه منحنیهای ذوب باید حداكثری را نشان دهند (كه در برخی شرایط ممكن است حداكثری حقیقی نباشد)، و در نتیجه در موارد نوعی دمای ذوب در فشارهای خیلی زیاد باید باز هم كاهش یابد. او این پیش بینی را در مورد نمك گلاوبر از راه آزمایش تأیید كرد، ولی این شاهد مثال كاملاً قطعی و مسلم نبود. اگرچه چندین نمونه‌ی بدون ایراد بعدی شناخته شد، بعدها پ.و. بریجمن ثابت كرد كه حداكثرهای منحنی نقطه‌ی ذوب، تا فشارهای فوق العاده بالا، مستثنا هستند. این یافته بدین معنی بود كه نظریه‌ی تامان اهمیت عملی ناچیزی داشت. با این حال، او را به این روشن بینی هدایت كرد كه تقسیم قبول شده‌ی ماده‌ به سه حالت اجتماع (گاز، مایع، و جامد) نامناسب است. در عوض، او، با پیش بینی نتایج پرتونگاری، تقسیم دوگانه‌ای را مشتمل بر یك حالت همسانگرد (گاز، مایع و بی‌شكل) و یك حالت ناهمسانگرد (بلورین) مسلم فرض كرد.
تامان در سال 1276 به موازات این تحقیق رشته مطالعاتی را درباره‌ی گذار از حالت همسانگرد به حالت ناهمسانگرد شروع كرد. او نشان داد كه نموّ بلور به سه كمیّت مستقل بستگی دارد: تعداد هسته‌ها (یعنی تعداد مراكز تبلور)، سرعت تبلور، و جریان گرما. او مطالعه‌ی این قوانین بنیادی تبلور را در شرایط خارجی متعدد و در تعداد زیادی از اجسام دنبال كرد. كار نظری تامان در این رشته تا حدی در كتاب Aggreagatzustände («حالتهای تراكم»، 1922) به اوج رسید. او، كه كار را با مفهومهای گرفته شده از نظریه‌ی اتوْمی و گرماپویایی آغاز كرده بود، تعریف جدیدی از ثبات فاز استنتاج كرد؛ در این كار، مفهوم گیبز در مورد (انتالپی) آزاد مهمترین معیار را فراهم ساخت.
تامان، كه فقط چند بررسی مقدماتی [مثلاً مطالعات فلوْریس اوْسموْن] راهنمای كارش بود، روشی برای تعیین تركیب شیمیایی یك جسم مركب از شكل منحنی سردسازی (تبرید) ‌آن بوجود آورد. تا سال 1282 او روش بسیار ضروری «تجزیه‌ی گرمایی» را تكمیل كرده بود؛ از آن زمان تاكنون از این روش به نحو موفقیت آمیزی در حوزه‌ی وسیعی از كاربردها استفاده شده است. تامان آن را برای تشریح دستگاههای مركب از سولفورها و كلوْرورها و نیز دستگاههای بلور مخلوط به خدمت گرفت. اما، از همه مهمتر، این روش برای او وسایل گشودن رشته‌ای مهم در شیمی غیرآلی و كاوش منظم در آن، یعنی رشته‌ی مربوط به تركیبات فلزی، را مهیا ساخت.
تا این موقع نمی‌شد تعیین كرد كه همجوشی دو فلز آیا تركیبهائی از این فلزها، بلورهای مخلوط، و یا آمیخته‌های بلوری ناهمگن را بوجود می‌آورد. موقعی كه تامان بررسی تركیبات فلزی را در سال 1282 شروع كرد، اطلاعات ناچیزی درباره‌ی آنها موجود بود به استثنای آنچه در آثار لوْشاتلیه، اوْسموْن رابرتس آستین، ت.هیكاك و ف.ه.نِویل، ا. هاین، ف. ووست، و.ن.س. كورناكف می‌شد یافت، كه او به آنها مراجعه كرد. وی از طریق كاربرد تلفیقی تجزیه‌ی گرمایی و تجزیه‌ی میكروْسكوْپی مقطعها، پژوهش منظمی در این رشته كرد این شیوه از زمانی كه اشرایبرس و ویدمانشتتن آن را پدید آوردند، رواج داشت. هدف تامان این بود كه 190 دسته آلیاژ ممكن از بیست فلز معمولی را در نسبتهای مختلطی كه با درجات 10 درصد از لحاظ وزن تغییر می‌كردند بررسی كند. (به این ترتیب تعداد كل آلیاژها 1900 بود). تا سال 1285، به كمك شاگردانش طرح تا آنجا پیش رفته بود كه او توانست مقاله‌ی «درباره‌ی قابلیت عناصر، تركیب آنها با یكدیگر در هنگام ساخته شدن» را چاپ و منتشر كند، و این درست موقعی بود كه برسلیوس در كار خود به این موضوع رسیده بود. تامان در مقاله‌اش ثابت كرد، كه به طور كلی، روابط ظرفیت، و تعیین نسبت دقیق عنصرها برای ساختن تركیبهای شیمیایی خالص (Stoichoimentry) نمكها برای بلورهای مركب از فلز معتبر نیستند. همچنین پی برد كه آلیاژها اغلب مانند بلورهای مختلط عمل می‌كنند. جنگ جهانی اول برای تامان دوره‌ی آرامش بود؛ و وی برای كاوشی عمیقتر در ماهیت بلورهای مختلط از آن سالها استفاده كرد.
تحقیق تامان در این زمینه در 1298 با انتشار اثری به اوج رسید كه بسیار مورد استناد واقع شد- كه مورد بحث آن حدود مقاومت دستگاه‌های دوتایی به مثابه‌ی تابعی از نسبت اختلاط بود؛ او در آن اثر قانون باصطلاح را، كه از قرون وسطی به این سو به ابتدایی‌ترین صورت خود در جدا كردن طلا و نقره توسط تیزاب (اسیدنیتریك) بكار برده می‌شد، مطرح كرد. تامان از این قانون نتیجه گرفت كه اتوْمهای بلورهای مختلط بر مبنای آماری آرایش نیافته، بلكه بر طبق روابط ریاضی معینی مرتب شده‌اند. او دریافت كه نظریه‌ی «فراشبكه‌ها»ی خودش در مورد بلورهای مختلط را می‌توان به طور صریح فقط از راه بررسیهای دقیق پرتونگاشتی به اثبات رسانید. پیش بینی او درباره‌ی فراشبكه‌ها، در حقیقت، برای دستگاه طلا و مس در سال 1304 مورد تأیید ك. ه. یوْهانسن و ی. ا. لینده قرار گرفت. اما صحت رابطه‌ی احتمالی بین حدود مقاومت و فراشبكه‌ها هنوز ثابت نشده است؛ اولین بار گ.مازینگ در آن تردید كرد و بعداً، مثلاً برای دستگاه طلا- نقره به اثبات رسید.
تامان هرچه بیشتر در تعبیر و تفسیر خواص شیمیایی آلیاژها پیش می‌رفت، بیشتر به رفتار فیزیكی و شیمیایی فلزات، به ساختار بلوری آنها، به رسانایی الكتریكی، و به خواص مكانیكی و سایر خواص آنها علاقه مند می‌شد. او، در ضمن مطالعه‌ی این موضوعات، رشته‌ی جدید فیزیك فلزات را بنیاد نهاد. تامان در ابتدا برای خود دو پرسش مطرح ساخت كه او را برای بقیه‌ی عمر مشغول كردند: چه چیز موجب می‌شود كه بتوان با فلزات در حالت جامد كار كرد؟ چرا خواص فلزات در مراحل مختلفِ سردكاری چنین بشدت تغییر می‌كند؟
قبل از این كه تامان تحقیقات خود را در این رشته شروع كند، اوْتوْ موگه در مورد نمكها و كانیهای شفاف نشان داده بود كه فشارهای مكانیكی در بلورها موجب جابه جایی اجزای آنها در امتداد سطوح لغزشی می‌شوند. علاوه بر این، ج.ا. یوئینگ و و. روْزنهاین تازه شروع به تهیه‌ی اولین پاسخهای مربوط به قابلیت انعطاف فلزات كرده بودند. سلسله كارهای گسترده‌ی تامان درباره‌ی این موضوع، كه در شیوه‌های فلزكاری تأثیر فراوان گذاشته‌اند، در 1289 با انتشار اثری كه با همكاری اوْتوْ فاوست نوشته شده بود آغاز گردید. در نتیجه تامان، كه قابلیت چكش خواری فلزات در حالت جامد را از لغزش مربوط به بلورشناسی استنتاج كرده بود، آرایش مجدد بلوری را علت تغییرات در خواص مكانیكی فلزات در حین سردكاری، مخصوصاً سخت گردانی، انگاشت.
در آن زمان می‌دانستند كه از طریق بازپخت (گرم سازی)، ارزشهائی كه برخی از خواص فلزات در طی سردكاری بدست آورده‌اند به تراز میزانی كه قبل از سردكاری داشتند برمی‌گردند. تامان این پدیده را- كه ساربی آن را تبلور دوباره نامید- نتیجه‌ی انباشت كارمایه در حین سردكاری و نتیجه‌ی رشد و نموّ برخی از تك بلورها به زیان بلورهای دیگر تشریح كرد. تامان با تكرار تبلور توانست اندازه‌ی دانه‌های بلور در فلزات را تا حد زیادی دگرگون سازد، و در شرایط مناسب توانست حتی تك بلورها را رشد و نمو دهد. معمولاً این گونه بلورها خارج از حد و اندازه رشد نمی‌كنند- واقعیتی كه او آن را به وجود یك مادّه‌ی واسط (Zwischensubstanz) نسبت داد، یعنی به شبكه‌ای اسفنج مانند متشكل از ناخالصیهایی كه همواره در مرزهای دانه‌های بلوری مشاهده می‌شوند. اما این شبكه، كه تامان در سال 1300 آن را با شیوه‌های ظریف حكاكی جدا كرد، هنوز نمی‌توانست توضیحی برای سایر تغییراتی باشد كه در ضمن سردكاری فلزات روی می‌داد، از قبیل چگالی، رنگ، رسانایی برقی، و قابلیت واكنش شیمیایی. تامان حدس زد كه برای پی بردن به توضیحی برای این تغییرات، ضروری است كه وقوع تغییرات در داخل اتوْمها را مسلم انگاشت. آنچه در این مورد اهمیت داشت تحقیقات او درباره‌ی نمودارهای دوحالتی آهن و آلیاژهای مهم فنی آن، درباره‌ی حالت انفعالی، یا اثرناپذیری (بخصوص در آلیاژهای آهن و كروْم)، و درباره‌ی كربور آهن بود.
یافته‌های روشنگر تامان درباره‌ی مبانی فیزیكی و شیمیایی فرآیندهای تولید مربوط به فلزپردازی، نخستین بار از تحقیقات او درباره‌ی حالتهای تعادل بین فلز مذاب و تفاله در حین جریانهای سرد شدن در داخل زمین سربرآورد. امیل ویشرت، بر مبنای مطالعه و دقت در زمین لرزه‌ها، نتیجه گرفته بود كه لااقل سه لایه در زمین وجود دارد؛ و تامان در 1303 وجود یك لایه‌ی میانی سولفور بین لایه‌ی سیلیكات خارجی و هسته‌ی آهنی و نیكلی كره‌ی زمین را به عنوان اصلی مسلم پذیرفت. بهره گیری او از این مفاهیم در شیوه‌های تولید فولاد خدمتی ارزنده و ابتكاری بود. تامان درباره‌ی سنگهای آسمانی و سیلیكاتها نیز مطالعه كرد. نمودارهای فازی سیلیكاتها را در مجموعه‌ی كوچكی از اطلاعات كانی شناختی و شیمیایی، كه به همت مؤسسه‌ی شیمی فیزیكی در گوْتینگن انتشار یافت، منتشر كرد و درباره‌ی تولید و شیمیِ گرمایی این تركیبات به بحث پرداخت. بعدها بررسی دقیق درباره‌ی نوْنتروْنیت [كانی رُسی كه مقدار زیادی آهن در بردارد] و خاك چینی انجام داد. در 1304 پی برد كه وقتی با سیلیكاتها سروكار داریم باید مفهوم موْلكول را اصلاح كرد و یك فوْرمول ساختاری شیمیایی در این مورد خیلی با معنی نیست.
از دهه‌ی 1270 به این سو بررسی تأثیر فشار و دما بر ماده توجه تامان را به پدیده‌ی دگروارگی (allotropy) یا چند ریختی (polymorphism) معطوف ساخته بود. او در كتاب Kristallisieren und Schmelzen («تبلور و ذوب»، 1903) آزمایشهای خود درباره‌ی این موضوع را خلاصه كرد و نشان داد كه این پدیدار بسیار فراگیرتر از آن است كه انتظار می‌رفته است. توفیق او در كشف تغییرات تازه‌ی یخ (بخصوص یخ II و یخ III) توجه شدیدی را برانگیخت؛ و خود تامان فكر می‌كرد كه كشف آنها، به علاوه‌ی كشف حدود مقاومت، یكی از دو خدمات مهم علمی او را تشكیل می‌دهد. وی در 1290 رفتار مایعات متراكم را در معادله‌ی حالتی شرح داد كه تقریبی ولی به نحو حیرت انگیزی ساده بود، و به معادله‌ای كه ا. توملیرتس بدست داده بود شباهت داشت. در 1294 مسأله‌ی جریان یخهای یخچالی را، كه بسیار درباره‌اش بحث می‌شد، حل كرد و نشان داد كه این پدیدار نتیجه‌ی لغزش بلوری است. او قبلاً در مورد شرح پیشنهادی اوْستوالت، پوْینتینگ، و نیگلی، كه این جریان و حركت را به كاهشی مرتبط با فشار در نقطه‌ی ذوب یخ نسبت می‌دادند، اعتراض نظری ظریفی كرده بود.
تحقیقات تامان درباره‌ی ماهیت حالتهای ماده بارها او را به فرض حالت شیشه هدایت كرده بود- او اصطلاحهای «شیشه» و «بی شكل» را مترادف یكدیگر بكار می‌برد- ولی به نظر نمی‌آید كه او مجموعه‌ی طولانی مطالعاتش درباره‌ی شیشه‌ها را قبل از سال 1304 كه «انجمن فناوری شیشه» از او دعوت كرد تا مقاله‌ای در این موضوع بنویسد شروع كرده باشد. در 1312 تكنگاشتی حاوی نتایج كارش را، كه بخش اعظم آن با همكاری شاگردانش صورت پذیرفته بود، منتشر ساخت. یكی از شگفت انگیزترین یافته‌ها این بود كه حجم مخصوص (حجم واحد ماده و عكس چگالی) شیشه به فشاری كه در آن شیشه به صورت جامد درمی‌آید وابسته است- گواهی شگرف بر پیچیدگی خارق العاده‌ی مواد. حیرت تامان مخصوصاً در مورد «فاصله‌ی نرم سازی» بود، یعنی فاصله‌ی دماهائی كه در آن شیشه از حالت شكننده به حالت ناروان تغییر می‌كند. بر طبق نظریه‌ی تامان درباره‌ی حالات تراكم، نمی‌بایست در این بازه‌ی دمایی هیچ تغییر ناگهانی در خواص جسم روی دهد. او همچنین ثابت كرد كه اگرچه، در شرایط معین، بسیاری از خواصّ فیزیكی تا حد قابل ملاحظه‌ای در این فاصله تغییر می‌كنند، تغییر آنها همواره به نحوی مداوم صورت می‌گیرد.
از 1290 آزمایشهای تامان درباره‌ی پخش (diffusion) در بلورهای مخلوط او را به میدان جدیدی كشاند، و آن مطالعه‌ی واكنشهای اجسام جامد با اجسام جامد دیگر و با موادّ گازی بود. یافته‌هایش موجب شدند كه وی با گفته‌ی كوتاه لاتینی قدیمیِ «اجسام به حركت درنمی‌آیند مگر آن كه سیّال باشند» قطع رابطه كند. او دمائی را (كه بعدها به نام او معروف شد) تعیین كرد كه در آن مخلوطِ گردهای بلورین كلوخه می‌شوند و بدین ترتیب رشته‌ی شیمی حالت جامد را پی نهاد، كه بعداً به همت ی. آ. هِتوال و و. یاندر و دیگران گسترش یافت. تحقیق تامان درباره‌ی لایه‌ی كدری كه سطح فلزات را می‌پوشاند برای نظریه‌ی اوْكسایش بیشترین اهمیت را داشت. وی در 1298 گفت كه با گذشت زمان لایه‌ی كدر به شكل سهمی رشد می‌كند. (4) (این قانون را بعداً كارل واگنر از لحاظ نظری شرح داد). در 1301، تامان و ورنر كوْستر، در حین آزمایش سایر حالات اوْكسایش، رابطه‌ای لوْگاریتمی بین ضخامت لایه‌‌ی اوْكسیده و زمان سپری شده پیدا كردند. اما تا چهل سال بعد به معنی و اهمیت نظری این رابطه پی برده نشد.
اگرچه بسیاری از كارهای تامان كاربردهای فنی مستقیم داشت، هدف شخصی او گسترش علم ناب بود، و در تحلیل نهایی وی فقط به جست و جو برای یافتن قوانین طبیعت توجه داشت. او با گفتن این نكته كه «این نحوه‌ی نگارش فقط سفرهای دور و دراز هنرمند را، كه لازم نیست كسی درباره‌اش چیزی بداند، ثبت می‌كند» از نوشتن مطالب علمی به صورتی پر زرق و برق و دور و دراز دست كشید. او برای درآوردن مسائل پیچیده به صورت موضوعات ساده استعداد قابل توجهی داشت، موضوعاتی كه آنها را بعداً به كمك آزمایشهائی كه غالباً به نحو شگفت انگیزی ساده بودند حل می‌كرد. نمونه‌ی این توانایی را از آزمایشهای او درباره‌ی حدود مقاومت و درباره‌ی ضخامت لایه‌های اوْكسایش می‌توان دریافت. دو نمونه‌ی دیگر عبارتند از: «كوره‌ی تامان»، كه در آن یك لوله‌ی كربوْنی هم به عنوان دیوار و هم به منزله‌ی جزء گرم كننده‌ی برقی بكار می‌رفت، و اسبابی كه با آن مقدار مایعات لبریز شده را اندازه می‌گرفت. كار نظری تامان همیشه علاقه و توجه معاصرانش را جلب نمی‌كرد؛ و از آنجا كه تحقیقات بعدی غالباً در مسیرهائی افتاده‌اند كه از راههائی كه او می‌پیمود دور شده‌اند، بسیاری از مسائلی كه او گلچین كرده بود حل ناشده ماندند. تامان، با این كه برای سخنرانی استعداد فوق العاده نداشت، معلمی فوق العاده اثربخش بود. وی، با تربیت بیش از یكصد نامزد دكتری و دستیار، در تعیین مفاهیم و روشهای كار برای نسل كاملی از متخصصان فیزیك شیمیایی و فلزپردازان كمك بسزائی كرد.

كتابشناسی

یكم. كارهای اصلی.

نوشته‌هایی از تامان كه پس از درگذشتش انتشار یافته‌اند، و ملاحظات وی درباره‌ی زندگینامه‌اش كه برای فرزندش هاینریش نوشته است، در اختیار مؤلف قرار دارند. برخی از قسمتهای زندگینامه‌ی خود نوشته در مقاله‌ی «Jugenderinnerungen eines Dorpater Chemikers»، در ERo (تارتو)، شماره های 9-10 (1930)، 1029-1034، بچاپ رسیده است؛ نیز در «Die Gründung des Instituts fur anorganische Chemie»، در MUG، 16، شماره‌ی 1 (1934)، 21-25؛ نیز - همان، 17، شماره‌ی 2 (1936)، 42-45. برای دستیابی به گزارشی درباره‌ی آثار مربوط به فلزپردازی، - «Uber die im Göttinger Institut für anorganische Chemie ausgeführten metallographischen Arbeiten»، در ZE، 14 (1908)، 789-804، مكاتبات میان آرنیوس (51 نامه) و تامان (122 نامه) ‌در فرهنگستان سلطنتی علوم استوْكهوْلم موجود است.
تكنگاشتهای تامان بدین قرارند: Die Dampftensionen der Lösungen، كه MASS، دوره‌ی هفتم، 35، شماره‌ی 9 (1887)، است؛ Kristallisieren und Schmelzen,ein Beitrag zur Lehre der Aenderungen des Aggregatzustandes (لایپ تسیش، 1903)؛ Uber die Beziehungen zwischen den inneren Kruften und Eiggenschaften der Losungen (هامبورك- لایپ تسیش، 1907)؛ Lehrbuch der Metallographie,Chemie und Physik der metalle und ihrer Legierugen (لایپ تسیش- هامبورك، 1914؛ چاپ دوم، 1921؛ چاپ سوم، لایپ تسیش، 1923)، و چاپ چهارم آن Lehrbuch der Metallkunde (لایپ تسیش، 1932) است؛ چاپ سوم آن به انگلیسی با عنوان A Textbook of Metallography، به قلم ر. دین و ل. گ. اسونسن (نیویوْرك، 1925) و به روسی (مسكوْ- لینیگراد، 1935)، ترجمه شده است؛ Die chemischen und galvanischen Eigenschaften von Mischkristallreihen und ihre Atomverteilung,zum Gedächtnis der Entdekkung des Isomorphismus vor 100 Jahren، شماره‌ی ویژه‌ی ZAAC (لایپ تسیش، 1919)؛ Aggregatzustände,die Ãnderung der Materie in Abhängigkeit von Druck und Temperatur (لایپ تسیش، 1922؛ چاپ دوم، 1923)، كه توسط ر.ف. مِل با عنوان The States of Aggregation (پرینستن، 1925)، به انگلیسی ترجمه شد؛ Der Glaszustand (لایپ تسیش، 1933)، كه به روسی ترجمه شد (مسكو، 1935)؛ و Lehrbuch der heterogenen Gleichgewichte (برونسویك، 1934)، كه به روسی ترجمه شد (مسكو، 1935).
تامان فهرستی از آثار خود تا 1280/ 1901 تهیه كرد، كه در Biografichesky slovar professorov I prepodavateley Imperatorskago yurievskago,byvshago Dertpskago,universiteta، ویراسته‌ی گ. و. لِویتسكی، یكم (یوریف، 1902)، 257-259، بچاپ رسید. فهرست تقریباً كاملی از مقالات روزنامه‌ای تامان را در پوْگندوْرف، چهارم، 1474؛ پنجم، 1240-1241؛ ششم، 2610-2612؛ هفتم آ، 623-625، می‌توان یافت.
مقالات را می‌توان به طبقات عمده‌ی زیر دسته بندی كرد: (1) فیزیوْلوژی (بیش از 10مقاله)؛ (2)شیمی معدنی (حدود 10 مقاله، كه یكی از آنها برای اولین بار فوْرمول تركیبی صحیح H2O2 را عرضه می‌دارد)؛ (3) محلولها، فشارهای بخار، و راند (اوْسموْز) (حدود 50 مقاله)؛ (4) قاعده‌ی فاز و حالت تراكم (بیش از 70 مقاله)؛ (5) فلزنگاری و فلزپردازی (مجموعه‌ای 123 تایی [باشتباه از 1 تا 121 شماره گذاری شده است] «Metallographische Mitteilung» به همت خود او و همكارانش در [ZAAC 1904-1925]، بعلاوه‌ی حدود 80 مقاله‌ی دیگر، بچاپ رسید)؛ (6) شیشه‌ها (در حدود 40 مقاله)؛ (7) واكنشهای شیمیایی در اجسام جامد و اوْكسایش در سطوح (بیش از 20 مقاله)؛ و (8) شیمی زمین، سیلیكاتها، و سنگهای آسمانی (در حدود 15 مقاله).
از 1283/ 1904 تا 1318/ 1939 تامان كمك ویراستار 200 جلد از ZAAC بود.

دوم. خواندنیهای فرعی..

درباره‌ی تاریخچه‌ی خانواده‌ی تامان← Deutsches Geschlechterbuch، صد و چهل ودوم (ماربورك، 1967)، 373-391. مقاله‌ی «Festschrift zum 65.Geburtstag von Gustav Tammann» دربردارنده‌ی تمام ZAAC، 154 (1926)، است. دو مورد از بهترین ارزیابیهای كار تامان عبارتند از: «Gustav Tammann zum siebzigsten Geburstag»، از و. بیلتس، همان، 198 (1931)، 1-31؛ و «The Tammann Memorial Lecture»، از و. ا. گارنر، در JCS (1952)، 1961-1973. برای آگاهی از بحثهای مربوط به یكایك جنبه‌های كار تامان، ← «La méthod d`analyse thermique et les travaux sur les alliages au laboratoire du Professeur Tammann »، از آ. پوْرتون، در RMe، 4، (1907)- 6 (1909)؛ «Die neuen Forschungen G.Tammanns über Mischkristalle»، از و.فرنكل، در Natw، 8 (1920)، 161-166؛ «Kristallisieren und Schmelzen»، از ف. كوْربر، در Zmet، 23 (1931)، 134-137؛ «Die Forschungen G.Tamman über die Konstitution der Legierungen»، از گ. گروبه، همان، 137-138؛ «Tammans Unter-suchungen uber Kaltreckung,Verfestigung und Rekristallisation»، از گ.مازینگ، همان، 139-142؛ و «Arbeiten von G.Tamman über die chemischen Eigenschaften von Metallen und Legierungen»، از و. كوْستر، همان، 142-146.
سودمندترین سوكنامه‌های تامان عبارتند از« Gustav Tammann 1861-1938»، از گ. مازینگ، در BDC، بخش A، 73 (1940)، 25-30؛ و «Gustav Tammann»، از همو، در ZE، 45 (1939)، 121-124، و نیز در MetE، 37 (1940)، 189-192؛ « Gustav Tammann»، از ه. ا. فوْن زامزوْن- هیملشتیرنا، در UWT، 43 (1939)، 88-90؛ و مقاله‌ی بی‌امضائی در NGWG برای 1938-1939 (1939)، 54-66. اظهارات هجوآمیز درباره‌ی رایش سوم در سوكنامه‌ی و. بیلتس با عنوان «Gutav Tammann»، در ZAAC، 240 (ژانویه‌ی 1939)، 114-115، از موضع سیاسی بیلتس- كه موضع سیاسی تامان نیز بود- پرده برمی‌دارد، و همین امر موجب بازنشستگی زودرس بیلتس شد. از مقالات دیگر در پوْگندوْرف، ششم، 2610، و هفتم a، 623 یاد شده است.
نیز- «Zum 100.Geburtstag von Gusta Tammann»، از و.كوْستر، در Mettall، 15 (1961)، 704-706، نیز در ZMet، 52 (1961)، 379-381. چندین حكایت موثق درباره‌ی تامان در Was nicht in den Annalen steht، از ی. هاوزن، چاپ دوم (واینهایم، 1958)، نقل شده است. مقاله‌ی «Gustav Tammann»، از س. بوْستروْم، در BalH، 10 (1964)، 139-150، دست كم در مورد چند حكایت، موثق و سودمند نیست.

پی‌نوشت‌ها:

1.نتایج در یك درخواست نامه‌ی حق الامتیاز تشریح شده است.
2.- CZ، 21 (1897)، 654.
3.«معادلات تراكم پذیری برای مایعات- پژوهشی تطبیقی»، از ا.ت.ج. هیورد، در JPhys، قسمت دوم، فیزیك كاربسته، 18 (1967)، 965.
4.ضیافتی با عنوان «گردهمایی یادبود درباره‌ی اوكسایش فلزات- 50 سال تحقیق»، در سال 1349/ 1970 در آتلانتیك سیتی، نیوجرزی، از طرف «انجمن برقاشیمی» برگذار شد. سخنرانی مقدماتی، كه توسط ك. واگنر ایراد گردید، به زبان آلمانی در نشریه‌ی Werkstoffe und Korrosion («مواد خام و خوردگی»)، 21 (1970)، 886-894، انتشار یافت. انجمن آلمانی برای ساخت ابزارهای شیمیایی مجلسی در همین باره تشكیل داد، كه روز برگذاری آن اول آبان 1349/ 23 اكتبر 1970 بود؛ برای آگاهی از سخنرانیهایی كه در آنجا شد، و نیز مقاله‌های دیگر در زمینه‌ی همین موضوع، - همان نشریه، شماره‌های 11-12.

منبع مقاله :
گیلیپسی، چارلز كولستون، (1387)، زندگینامه‌ی علمی دانشوران، ترجمه احمد آرام...[ و دیگران]، تهران: شركت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ اول