گوتینگن و فیزیک: فرانک، بورن، وپوهل (2)

در سال 1926 که گودن‌ گوتینگن را ترک کرد تغییر مهمی، هم در موضوعات پژوهشی و هم در بافت کارکنان مؤسسه پیش آمد. پیش از آن فقط بلور‌های طبیعی از الماس تا‌شنگرف (سولفور جیوه)، از این لحاظ رسانندگی نوری مورد بررسی قرار گرفته بود. با رشد دادن بلور‌های هالید قلیایی از مادة مذاب، بلور‌های بسیار خالص‌تر از انواع طبیعی در دسترس قرار می‌گرفت. پروژة تجربی دیگر طیف ـ نورسنجی فرابنفش با استفاده از فتوسل‌های خلأ بود که به سطح بالایی ارتقاء یافت. توجه به رسانندگی نوری به ‌طور چشم‌گیری کمتر شد و در عوض اکثر بررسی‌ها به خواص اپتیکی به ویژه به طیف جذبی بلور‌های خالص و بلور‌های آلاینده با فلزات سنگین (سرب، تلور، نقره، مس) معطوف شد. بعد‌ها لیالی (لومینسان) آن‌ها از لحاظ اندازه‌گیری سرسوزنی در فیزیک هسته‌ای اهمیت پیدا کرد. رنگ‌زدایی هالید‌های قلیایی از طریق تاباندن نور بسیار پر انرژی نیز مورد بررسی قرار گرفت و دامنة آن به تحقیق در زمینة فرایند‌های فوتوشیمیایی در بلور‍‌ها، از جمله هالید‌های نقره نقره، کشیده شد. در این زمینه ابداع یک روش اپتیکی برای اندازه‌گیری تراکم مراکز جذب اهمیت فراوان داشت.
اندازه‌گیری‌های اپتیکی نیز که در موفقیت‌های عظیم پژوهش‌های شیمیایی آدولف وینداؤس (برندة جایزة نوبل 1928) دربارة ویتامین‌ها دخیل بود در همین راستا قرار می‌گیرند: این انداره‌گیری‌ها آغاز تجزیه و تحلیل با استفاده از طیف جذبی در شیمی آلی بود. کشف بسیار مهم دیگر عبارت بود از تعیین نوار‌های جذبی باریک در ناحیة ذاتی فرابنفش در هالید‌های قلیایی با استفاده از اندازه‌گیری‌های مستقیم در لایه‌های تبخیر شدة نازک.
بوهل بر خلاف دورة 1920 ـ 1925 اینک چند همکار برجسته داشت که کار‌های چشمگیری منتشر کرده بودند. علاوه بر دانشجویان دورة دکتری، معمولاً چند مهمان خارجی نیز حضور داشتند. یکی از دو دستیار پوهل رودلف هیلش بود که، مانند پوهل اهل هامبورگ بود. هیلش که تحصیلاتش را در دانشگاه فنی اشتوتگارت شروع کرده بود در سال 1925 برای گرفتن دکتری نزد پوهل آمد. او فیزیک‌دان پرشور و آزمایشگری چیره‌دستی بود که سطح مطالعات تجربی را به نحو چشم‌گیری ارتقا داد. در میان همکارانش که تقریبا هم سن و سال بودند، از همه جلوتر بود و از سال 1928 به بعد پوهل معمولاً نوشته‌های خود را همراه با هیلش منتشر کرد.
به طور کلی، در فاصلة سال‌های 1925 ـ 1935 بود که اولین نسل "مکتب پوهل" به وجود آمد. تمام اعضای این مکتب که به طور متوسط 10 تا 12 نفر می‌شدند، با یکدیگر ارتباط نزدیک داشتند و دربارة مسائل زندگی خصوصی و کار‌های علمی خود ـ غالباً در غیاب "رئیس"ـ به بحث می‌پرداختند. اما پوهل بود که جو موجود، زبانی را که در بحث‌ها به کار می‌رفت، و بالاتر از همه مسیر کلی پژوهش را تعیین می‌کرد. پوهل شخصاً به وارسی تمام نوشتارها می‌پرداخت و نحوة بیان غالب آن‌ها را با دقت زیاد تعیین می‌کرد.
پس از سال 1930 یکی از طرح‌ها، که قبلا نیز مورد بحث بود، مورد توجه فزاینده قرار گرفت. این طرح عبارت از بررسی تفصیلی مراکزی بود که رنگ‌زدایی را در هالید‌های قلیایی باعث می‌شود و در بالا به آن اشاره شد. بر اساس شواهدی که از اندازه‌گیری‌های رسانندگی نوری در هالید‌های قلیایی به دست آمده بود فرض شد که این مراکز اتم‌های قلیایی خنثی هستند که به شبکة بلور مفیدند و از طریق تابش الکترون تأمین می‌کنند. در بررسی ویژه‌ای که به خواص اپتیکی و "مراکز رنگ" اختصاص داشت، معلوم شد که محل نوارهای جذبی در طیف را می‌توان با رابطة ساده‌ای بین بسامد جذب بیشینه (vmax) و ثابت شبکة بلور (d)، به صورت vmaxd2 = const. کرد. نتیجه‌ای که در آن زمان (1931) گرفته شد این بود که هر مرکز ـ F(F از واژة "Farbe" به معنی رنگ) باید یک الکترون در یک تهیجای آنیون باشد. یعنی الکترونی در یک جعبة پتانسیل با ترازهای انرژی مشخصة آن.
سپس بررسی‌هایی در مورد مراکز ـF انجام شد که منشاء تابشی نداشتند بلکه از گرمایش بلور در بخار قلیایی ناشی می‌شدند. مرکزـ F هایی که از این فرآیند حاصل می‌شوند حتی در دماهای بالا نیز پایدارند. مشاهدة بسیار برجسته و جالب توجه این بود که در دماهای بالا و در عبور جریان، رنگ‌زدایی می‌توانست مثل یک ابر در سرتاسر بلور توسط یک میدان الکتریکی جابه‌جا شود. این "مهاجرت آشکار الکترون" که پوهل به دفعات در درس‌هایش آن را نمایش داده بسیاری اشخاص را برانگیخت تا‌ به توضیح سازوکارهای رسانندگی الکتریکی، رسانندگی نوری در دماهای پایین، آلایندگی بلور و آزمایش‌هایی برای هدایت جریان‌های الکترونی در بلور‌ها بپردازند. تحقیقات بسیاری در گوتینگن منتشر شد که با مرکز ـ F ارتباط داشت، و از جملة آن‌ها تحقیق دربارة رسانندگی یونی و رسانندگی ناشی از جایگزینی الکترون بود.
در سال 1938 پوهل نتایج بررسی در گوتینگن را دربارة هالیدهای قلیایی در کنفرانس بین‌المللی "رسانندگی الکتریکی در بلورها" در بریستول به طور خلاصه عرضه کرد. از آن پس مفهوم "مکتب پوهل" از جانب فیزیک‌دان پذیرفته شد، و به‌ویژه فردریک سیتز در آمریکا نویل‌مات در انگلیش در پیشرفت این مکتب تأثیر داشتند. پیش از آن به دلیل وجود حوزة مشخص فعالیت، وجود ارتباط بسیار خوب در درون مؤسسه، و عادت‌های پوهل که دوست داشت مقالات خود را در نشریة تقریباً دست‌نیافتنی "اطلاعات آکادمی علوم گوتینگن" منتشر کند نوعی انزوا به وجود آمده بود. پوهل به روش معمول خود در پژوهش با موفقیت چشمگیری به کارش ادامه داد اما متأسفانه فرصت همکاری با والتر شاتکی دست نداد، اگرچه شخصاً به پژوهش دربارة مرکز ـ F علاقه‌مند بود.
در خلال دهة 1930 ، با وجود انقلاب سیاسی 1933، ماهیت مؤسسه تغییر محسوسی نکرد. پوهل بی آن‌که سازشی با وضع موجود سیاسی بکند، در سمت "رئیس" مقتدر و مورد قبول باقی ماند. شاید رفتار او محتاطانه‌تر و محافظه‌کارانه‌تر شده بود، اما توجه پدرانه و فعال خود را به سرنوشت همکارانش همچنان حفظ کرده بود. علاقة ویژة او تدریس درس‌های تجربی عمومی و کتاب‌های درسی‌ای بود که از این تدریس‌ها به وجود می‌آمد و چندین بار تجدید چاپ می‌شد. سرگرمی عمدة دیگر پوهل معرفی همکارانش در کنفرانس‌های فیزیک بود ـ مثلا کنفرانس انجمن فیزیک آلمان در اشتوتگارت در سال 1935 (که به "رژة دست پروردگان پوها" معروف شد).
با شروع جنگ دوم جهانی، این همکاری هماهنگ و پر فایده به پایان آمد. اما تقریباً همة فعالیت‌هایی را که در آن زمان در مؤسسة پوهل در جریان بود، پس از جنگ اعضای مکتب پوهل: رودلف هیلش (دماهای پایین)، اوستاپ استاسیو (فوتوشیمی در بلور‌ها)، اریش مولوو (نیمرساناهای الکترونیک)، هاینتس‌پیک (مرکز ـ F ها)، فریتز اشتکمان (فوتورسانندگی)، وکارل‌هکت (آموزش فیزیک)، ادامه داند.
1. نقش جیمز‌فرانک
چه عاملی گوتینگن را در سال‌های دهة 1920 به ویژه در چشم فیزیک‌دانان به صورت یک کانون مهم و قبلة دانشمندان جوان، در آورد؟ من آخرین سال‌های دوران باشکوه آن را به چشم دیدم. هر دانشجویی می‌دانست که استادان برجسته‌ای در آنجا به کار مشغولند و او می‌تواند از کلاس‌های مفیدی در ریاضیات و البته درس فیزیک معروف پوهل، کلاس‌های فشرده و پایه‌ای ماکس‌بورن در فیزیک نظری، و درس‌هایی که دانش‌یاران می‌دادند بهره بگیرد. دیری نگذشت که چشم‌انداز گسترش یافت مثلاً سمیناری دربارة اختر‌فیزیک توسط بورن، فرانک و کینلة اخترشناس تشکیل شد. در آنجا استادانی دیده می‌شدند که نه تنها تدریس می‌کردند بلکه می‌کوشیدند که مطالب را از راه مباحثه با یکدیگر بهتر درک کنند.