فیزیک‌دانی که شش جوک می‌دانست

درود به نیلس بور

نظریه ی کوانتومی موفقیتی یک‌شبه نبود. پذیرش آن طی نخستین دهه ی تاریخش تردیدآمیز بود، و دست‌اندرکاران نادری داشت. در سال 1910 اصول موضوع پلانک کم یا بیش مشخص شده بود، امّا غالباً در مسائل مربوط به تابش و حالت جامد به کار گرفته می‌شد و تقریباً هرگز در قلمرو اتمها و مولکولها به کار نمی‌رفت.
در تابستان سال 1913 در فیلوزوفیکال مگزین (1) نخستین سلسله مقالاتی پدیدار شد که آغازگر تغییر وضع بود. نویسنده ی این مقالات نیلس بور، فیزیکدان دانمارکی بیست و هشت ساله با شخصیتی بی‌همتا بود. نظریه ی بور رفتار اتمها، بخصوص اتمهای هیدروژن را با مخلوط دقیقاً مرتبط شده از اصول موضوع پلانک و مکانیک کلاسیک کِپلر و نیوتون توصیف می‌کرد. بور این نظریه را، باموفقیت چشمگیری در مورد نقشهای زیبای طیف گسیل شده از گاز هیدروژن که به طور الکتریکی برانگیخته شده بود به کار برد. ( دستگاه فیزیکی آن شبیه چیزی است که در لامپهای نئون به کار می‌رود.) این امر برای فیزیکدانان آن زمان دستاوردی باور نکردنی بود. متخصصان طیف نمایی، آزمایشگرانی که نظم موجود در طول موجهای نور (طیف) گسیل شده از اتمها و مولکولها را بررسی می‌کنند، مدتها کارشان را بدون استفاده از یک نظریه انجام می دادند به طوری که امید خود به یافتن آن را از دست داده بودند. مقالات بور امید تازه ای هم برای طیف نمایی و هم برای نظریه ی کوانتومی بود.
نقش بور در این مورد تا حدی بخت مساعد بود. نظریه ی کوانتومی در سال 1913 به قدر کافی سر برآورده بود که اهمیت آن در فیزیک اتمی را دیگر نمی‌شد نادیده گرفت. با این حال وظیفه ی بور کار ساده‌ ای نبود. مهارت و احساس شهودی بسیاری لازم بود تا مخلوط کارآمدی از فیزیک کلاسیک و فیزیک کوانتومی به وجود آید. اینشتین می گفت که او ایده های مشابهی داشته، « امّا شهامت توسعه و پروراندن آنها را نداشته است.» برای اینشتین کاربرد حساس « فراهم آوردن بنیاد نامطمئن و متناقض نظریه ی کوانتومی با مسائل اتمی یک معجزه، برترین جوهر موسیقایی در حوزه ی تفکر» بود.
بور چزی بیشتر از شاهکارهای نظری انجام داد. او تقریباً به تنهایی، مکتب بزرگی از فیزیک نظری و تجرب در کُپهناک ایجاد کرد. مؤسسه ی بور (رسماً مؤسسه ی دانشگاهی فیزیک نظر) در 3 مارس 1921 افتتاح شد، و به سرعت شگفت‌انگیزی فیزیکدانهای جوان آلمان، انگلستان، روسیه، هلند، مجارستان، هند، سوئد و امریکا را جذب کرد. بور مکانی را برای زندگی و کار آنان فراهم کرده بود، در آن زمان مقامات آکادمیک نادر و فیزیکدانان نظری، مانند هنرمندان، تنگدست بودند.
فعالیتهای مؤسسه همیشه آن طور نبود که از جمع فضلا و دانشمندان انتظار می‌رفت: پینگ پنگ (بازی در کتابخانه)، تماشای فیلمهای کابویی و مانند آنها سرگرمیهای مطلوبی بود، امّاکارهای بسیار جدی و درخشانی در این جو ظاهراً ساده انجام می‌ شد. ولفگانگ پائولی، ورنر هایزنبرگ، پل دیراک، لو لانداو، فلیکس بلوخ (2)، ادوارد تِلر (3)، جورج گاموف، و والتر هیتلر همگی بازدیدکنندگان مؤسسه ی بور بودند: نام و دستاوردهای آنان حکایت بخش بزرگی از رویدادهایی است که در دوران بحرانی و سرنوشت‌ساز سالهای 1920 و سالهای 1930 در فیزیک کوانتومی به وقوع پیوست. رابرت اوپنهایمر درباره ی این دوران و ضرورت نقش بور در آن می‌نویسد: « زمان قهرمانانه‌ای بود. کار، کار یک نفر نبود؛ بلکه تشریک مساعی تعداد زیادی از دانشمندان از بسیاری کشورهای متفاوت را شامل می‌شد، گرچه از ابتدا تا انتها روح فوق العاده خلال و نقّاد نیلس بور این اقدام بزرگ را راهنمایی، کنترل و سرانجام به شکل نهایی تغییر یافته‌ای تبدیل می‌کرد.»
بور معدود خصوصیت‌هایی را داشت که از مردی چنن با نفوذ انتظار می‌رفت. سخنرانیهای او احتمالاً « نه از لحاظ صوتی مناسب بود و نه به طور کامل قابل فهم بود.» با وجود تلاش زیاد مقالات و کتابهایش غالباً تکرار و حجیم بود. از پرسشهای بدون شرمندگی او درباره ی موضوع‌ها پیش‌پا افتاده، حکایتهای خنده آوری گفته شده است. شوخیهای او محدود به شش جوک بود. با وجود این شخصیت او مؤثر و نافذ بود. بور با صراحت لهجه ی خوشایند و صمیمانه ‌ای سخن می‌گفت که شاگردان، همکاران و رؤسا را به یکسان تحت تأثیر قرار می ‌داد. به طوری که لئون روزِنفلد (4)، یکی از همکاران بور درباره ی سیل بازدیدکنندگان به کپنهاک می‌ گوید: « آنان که در پی دانشمند بودند، با مرد به معنی کامل کلمه رو به رو می‌ شدند.»
گشاده دستی و سخاونت بور با پاسخ قابل ملاحظه ای جبران می شد. ظاهراً ، بور نمی توانست بدون مصاحبت و همراه انسانهای دیگر فکر خلاق داشته باشد. او در سراسر زندگی حرفه ای اش، از طریق گفت و شنود با بعضی مخاطبان منتقد، ایده های علمی به ذهنش راه می یافت، شکل می گرفت و تکمیل می شد. مخاطبان از آنان که در مؤسسه در دسترس بودند، انتخاب می شدند. او اندیشه‌ هایش را با جمع کوچکی از مخاطبان هماهنگ می کرد به طوری که هیچ بخشی از فرایند خلاقش نمی توانست بدون یک هیئت مشاور انسانی پیشرفت کند. مقاله ها و متن سخنرانیهای او در جلساتی ناآرام و به طور غیرعادی تحکم آمیز نوشته می شد که بعضاً به صورت تک گویی (مونولوگ) بود. یکی از دستیاران بور به نام اُسکارکلاین (5) صحنه ای از اصلاح یک متن سخنرانی بور را برای ما مجسم می کند: « من با مداد و کاغذ در کنار میزی نشسته بودم که بور دور آن پرسه می زد و به طور متناوب مطلبی را به انگلیسی دیکته می کرد و به دانمارکی توضیح می داد، در حالی که می کوشیدم گفته های انگلیسی او را روی کاغذ بیاورم. بعضی اوقات وقفه های طولانی در گفتار او ایجاد می شد، خواه به این علت که درباره ی دنباله ی مطلب تعمق می کرد، یا به این علت که درباره ی چیزی خارج از موضوع فکر می کرد، موضوعی که می باید درباره ی آن به من گفته می شد... همچنین، غالباً کار به این علت قطع می شد که با خانواده برای آبتنی و دوچرخه سواری کوتاه مدت به ساحل می رفت.»
انرژی و پیگیری او برای کامل کردن یک مقاله تقریباً فوق بشری به نظر می رسید. هر کلمه، هر جمله هر مفهوم و هر معادله می باید بارها بازنگری و تجدیدنظر می شد. پس از پنج یا شش پیش نویس ( احتمالاً آخرین آنها نمونه ی چاپی بود) بور بدون آنکه هنوز نظرش قطعی شده باشد، به گوشه ی ساکت و آرامی از مؤسسه می خزید، ضرورتاً با منشی یا نسخه بردار، و تلاش و تقلا همچنان ادامه داشت. سرانجام، به طوری غیر قابل باور، رضایت خاطر پیدا می کرد. پاسخ ولفگانگ پائولی (6)، که غالباً به جهت خدمات ارزنده و انتقادی اش که همیشه هم با همدردی همراه نبود، به یک دعوت نامه این بود که: « اگر آخرین نمونه ی چاپی برای او ارسال شود، خواهد آمد».
با پافشاری بی امان بر صراحت و وضوح، و استعداد وسیع برای استقبال انتقاد از دیگران در گفتگوها بسیار طولانی، بور ترتیبی داده بود تا به بعضی از مشکلترین مسائل در فیزیک کوانتومی، از جمله آنها که ماهیتی مفهومی و فلسفی داشتند، نفوذ کند. استدلالهاش چنان متهورانه، کامل و دقیق بود که بلامنازع و آسیب‌پذیر می نمود. تعبیر او از نظریه ی کوانتومی، به ویژه معمّاهای آن با نقطه نظرهای اینشتن مغایر و غالباً متناقض بود . در آغاز سال 1927، در یک کنفرانس سولوی، و ادامه ی آن به مدت بیست سال، بور و اینشتین مناظره ی دوستانه ای درباره ی معنی فیزیک کوانتومی را ادامه دادند. اینشتین هرگز استنتاج بور را مبنی بر اینکه ریز جهان اتمها و مولکولها در نهایت نامعین است نپذیرفت، و بیشترین سعی خود را برای شکستن دفاعیات بور انجام داد. بور همیشه یک پاسخ برای انتقادهای اینشتین داشت، و استدلالهایش پیروز و قانع کننده بود.
مانند بعضی از فیزیکدانان دیگری که داستانهایشان در این فصلها گفته شد، بور سعادت یک ازدواج ایده آل را داشت. مارگریت نورلاند بور (7) بانوی محبوب و هوشمند بود. بور صاحب شش پسر شد – دو پسرش کودکی را پشت سر نگذاشتند و بزرگترین پسرش کریستیان در حادثه ی قایقرانی غرق شد- و پس از سال 1932 آنان در «خانه ی افتخار» کارلز برگ (8)، شهروندان درجه ی اول دانمارک، زندگی می کردند. روزِنقلد درباره ی نقش حیاتی مارگریت در این زندگی پیچیده به ما می گوید: « وظیفه ی مارگریت، کار آسانی نبود. بور طبیعتی حساس داشت، و دائماً به مشوق و محرک، همدرد و تفاهم نیاز داشت. وقتی سروکلّه ی بچه ها پیدا شد... بور به طور بسیار جدّی وظیفه ی بزرگ خانواده را به عهده گرفت. همسرش خود را بدون تلاش ظاهری با نقش میزبانی سازگار می کرد و شامگاه در خانه ی بور با گفتگوی صمیمانه و شعف انگیز، جلوه ی خاصی داشت.»
بور برنده ی جایزه ی نوبل شد. او به روزولت و ترومن رؤسای جمهور امریکا و چرچیل نخست وزیر انگلیس توصیه‌ هایی کرد، و در هر گوشه ی جهان فیزیک شهرت یافت. زندگی، شخصیت و آرمانهای او افسانه شد. تنها اینشتین و ماری کوری، در میان دانشمندان قرن بیستم، به چنین مقامات رفیع و بلند آوازه‌ ای رسیدند. امّا پیش از هر چیز دیگر موضع بور سرخوشی و آسودگی خاطر با اعضای مؤسسه، با فداکاری و خوش طبعی آنان بود، انتقاد آنان را می پذیرفت و به کار می گرفت، و از مسخرگی و دوزوکلک آنها لذت می برد.

اتم بور – رادرفورد

بدون تردید جالب است بدانیم که نیلس بور دوران حرفه ای اش رابه عنوان یک فیزیکدان عملی در آزمایشگاهی « مملوّ از شخصیتهایی از همه ی بخشهای جهان که با خشنودی تحت نفوذ شخصیت پر انرژی و الهام بخش (مرد بزرگ) کار می کردند آغاز کرد. این «مرد بزرگ» ارنست رادرفورد (9) بود.» که ساکنان آزمایشگاه او را «پاپا» یا «پروف» می نامیدند و – مفهوم هسته اتمی را برای ما به ارمغان آورد. رادرفورد یک نیوزیلندی که به انگلستان نقل مکان کرده بود مدیریت فیزیک هسته‌ ای را عهده دار بود، در زمانی که فیزیک هسته ای خلاقترین و، می توان گفت، از لحاظ پیشرفتهای بعدی، سالمترین و بهترین سالها را طی می کرد.
هسته ی اتمی، ذره ای است به قطر تقریبی سانتیمتر، حامل بار مثبت، که بیشترین جرم اتم را در بر دارد. این هسته را بار منفی معادلی تا شعاع کامل اتمی در حدود سانتیمتر احاطه کرده است. به گفته ی دیگر اتم یکصد هزار بار بزرگتر از هسته ی آن است. از لحاظ بُعد، بنا به نظر ارنست لارنس (10) که به ساختن فیزیک هسته ای بر مبانی رادرفورد یاری کرده است، هسته در اتم مانند « مگسی در یک کلیسای بزرگ» است. ( امّا این مگس، مگسی بسیار خارق العاده است که وزن آن چند هزار مرتبه بیشتر از کلیسا است).
رادرفورد مدل اتمی اش را از شواهد یک سری آزمایشهای به یاد ماندنی که هانس گایگر (11) ومارسدن (12) در سال 1913 گزارش کرده بودند، استخراج کرد. (گایگر یکی از مستعدترین گروه آزمایشگران رادرفورد بود که بعداً با نام «کنتور گایگر» شهرت یافت و ارنست مارسدن یک دانشجوی جوان بود) گایگر و مارسدن مشاهده کردند که ذرات آلفا (یونها هلیم تولید شده با مواد رادیواکتیو) به وسیله ی ورقه های نازک فلزی پراکنده می شوند. بیشتر ذرات آلفا همان طور که انتظار می رفت، با اندکی یا بدون انحراف از ورقه های فلزی عبور می کردند، امّا تعدادی از مسیرهای آنها به شدت تغییر می کرد، گویی آنها به چیزهای بسیار کوچک و بسیار پر جرم در ورقه ی فلزی برخورد می کنند، آن چیزها همان هسته های اتم مدل رادرفورد بودند.
بور در سال 1912، درست در آغاز ظهور اتم هسته ای، در دانشگاه منچستر به رادرفورد و «قبیله ی» او پیوست. ( بور همچنین مدت کوتاهی برای ج.ج. تامسون در آزمایشگاه کاوندیش، کمبریج کار کرده بود. زبان انگلیسی ابتدایی بور، و اینکه همیشه پافشاری سنجیده و معقولی درباره ی مباحثات انتقادی نداشت، به نظر می رسد بی اعتنایی تامسون را به همراه داشت و او متمایل بود به هر طریق از بحث و جدل دوری گزیند). آزمایشگاه منچستر و مدیریت آن بیشتر مورد علاقه ی بور بود: بور به برادرش هارالد نوشت: « رادرفورد مردی است که می توان به او متکی بود. او به طور منظم می آید و پرس و جو می کند که کارها چگونه پیش می رود و درباره ی کوچکترین جزئیات گفتگو می کند – رادرفورد مرد برجسته ای است و واقعاً به کار همه ی کسانی که دور و بر او هستند علاقه مند است. بور گرچه نشانه هایی از یک نظریه پرداز را از خود نشان می داد، یعنی نوع از فیزیکدانان، که همیشه در قلمرو رادرفورد مورد استقبال نبودند، ذوق و استعدادش، صمیمیت آشکار، فقدان خودنمایی و تظاهر – و شهرت پیشین او به عنوان بازیکن فوتبال – به نظر بی درنگ او را تحت تأثیر قرار می داد: بور متفاوت است، او یک بازیکن فوتبال است!»
بور مجذوب مدل هسته ای شده بود، نه تنها به خاطر موفقیتهای آن برای توجیه آزمایشهای گایگر - مارسدن با ورقه ی فلزی، بلکه برای مشخص ترین نقص آن. آشکار بود که هیچ نوع ساده ای از اتم هسته ای نمی تواند (با این مدل) پایداری نامحدودی را داشته باشد، که اتمهای معمولی دارند. مثلاً، این تصور، معقول به نظر می رسد که الکتریسته ی منفی محیط هسته به صورت الکترونهایی در مدارهای شبه سیاره ای حول هسته دوران کنند. امّا الکترونهایی که در مدارها می گردند می باید رفتاری مانند بار الکتریکی گردنده یا نوسان کننده در یک آنتن رادیو داشته باشند، و بنابراین اتم شامل الکترونهای مداری می باید شبیه آنتن عمل کند و مدام انرژی تابش کند. در این صورت دیر یا زود، الکترونها بر هسته می رمبند، و اتم تخریب می شود.
چنین بود تقدیر پیش بینی شده برای اتم هسته ای رادرفورد با نظریه ی کلاسیک الکترودینامیک. امّا، این مسئله رُمبیدن اتمها بر خودشان، چالشی برای خود هسته نداشت: آزمایشهای ورقه ی فلزی گایگر – مارسدن جای تردید باقی نمی گذاشت که تصور رادفورد از هسته درست است. این معمّایی بود که می باید حل می شد، زیرا داده های گایگر – مارسدن هیچ سرنخی درباره ی حالات الکترونهای محیطی به دست نمی داد.
برای بور – و چند نفر دیگر که پیش از او درباره ی این مسئله اندیشیده بودند – آشکار بود که هر چند الکترونها در اتمها خودشان را تنظیم می کنند، آنها می باید تابع قانونهایی فیزیکی باشند که به معنایی، اساساً با قانونهای آنتنهای رادیویی و دیگر اشیای بزرگ مقیاس جهان متفاوتند. بور در نخستین مقاله اش درباره ی ساختار اتمی، با عنوان تشکیلات اتمها و مولکولها، « شناخت کلی نارساییهای الکترودینامیک کلاسیک در توصیف رفتار سستمهایی با اندازه ی اتمی» را متذکر می‌ شود.
امّا چرا به نظریه ی کلاسیک، که فقط در قلمرو بزرگ مقیاس به کار گرفته شده و امتحان شده بود، امکان دهیم تا معمایی درباره ی الکترونهای اتمی که تابشی ندارند ایجاد کند، در حالی که دلیلی وجود نداشت باور کنیم که باید نظریه ی کلاسیک به کار گرفته شود؟ چرا از نظریه ی کلاسیک طرفداری، و فرض کنیم که الکترونها در اتمها باد انرژی تابش کنند؟ بزرگترین دستاورد بور ارائه ی این فرض بود که الکترونها «مکانهای انتظار» یا «حالتهای مانا» دارند که در آنها الکترونها تابش نمی کنند و انرژیهای ثابت و پایدار دارند. این اصل موضوع که آن را بور در پنج مقاله ی طویل بین سالهای 1913 و 1915 به طور مکرر بررسی و از نو بیان کرد، سرانجام به صورت این گزاره ظاهر شد: « یک سیستم اتمی تعداد حالاتی دارد که در آنها حتی اگر ذرات نسبت به یکدیگر در حال حرکت باشند، گسیل مورد انتظار در الکترودینامیک عادی صورت نمی گیرد. این حالتها را با عنوان حالتهای مانای سیستم مورد نظر بیان می کنند.»
چگونه می توان الکترونها را آن طور که بنابر محدودیت حالتهای مانای بور، در یک اتم می گردند، توصیف کرد؟ بور، مانند پلانک حس می کرد که فیزیک کلاسک را هر جا که ممکن باشد می باید حفظ کرد. گرچه الکترودنامیک کلاسیک این مُشکل را ایجاد می کند که الکترونهای مداری می باید انرژی تابش کنند، به نظر می رسد دلیلی وجود نداشته باشد که چرا باید قانونهای مکانیک کلاسیک حاکم بر حرکت سیارات را کنار گذاشت. بنابراین، تصور بور این بود که الکترونها در حالتهای مانا در مدارهای مدوّر یا بیضوی مطابق مکانیک نیوتون و کپلر حرکت می کنند. از سوی دیگر، وقتی از یک حالت مانا به حالت دیگر آن منتقل شود، ان عمل به صورت یک «جهش» ناپیوسته است که تحت تسلط مکانیک کلاسیک نیست. بور در اصل موضوع دیگری عنوان کرد: « تعادل دینامیکی سیستمها در حالتهای مانا تحت تسلط قانونها عادی مکانیک است، در حالی که آن قانونها در گذار از یک حالت به حالت دیگر صادق نیست.»
بور برای توصیف الکترونی که یکی از حالتهای مانا را اشغال می‌ کند، با مشخص کردن «انرژی بستگی» E در مدار، چاره ای یافت. این انرژی، انرژی لازم برای جدا کردن الکترون از اتمی بود که به آن وابسته است. او معادله ی کلاسیک را به صورت زیر به دست آورد،
[1]   
 که در آن E انرژی، w بسامد چرخش، یعنی تعداد گشتهای کامل مداری در یک ثانیه و R آمیزه ای بود از چند ثابت که مقادیر آنها دقیقاً اندازه گیری شده بود.
بور در شکلی از نظریه اش که اکنون می بینیم، به گفته ی بجای تاریخ نویسان علم جان هیلبرون (13) و توماس کوهن (14)، ماهرانه نظریه اش را با رابطه ی دیگری از انرژی – فرکانس از طریق « حکم فرا – مکانیکی»، به دیدگاه کوانتومی متعهد ساخت. معادله ی دوم بور به صورت زیر بود،
[2]   
 که در آن E همان انرژی بستگی الکترون، n عدد صحیح مثبت، موسوم به «عدد کوانتومی»، و ضریب تناسبی است که در مرحله ی بعدی ارزیابی می شود. بنابراین معادله، با یک الکترون اتمی می تواند دارای مقادیر انرژی «کوانتیده» زیر باشد.

و نه مقادیر دیگر. بور در این مورد بر یک قیاس صوری با قاعده ی پلانک که اتمها در دیواره های یک کوره ی جسم سیاه فقط می توانند انرژهای کوانتیده داشته باشند، تأکید می ورزید،

 اتم به عنوان یک موجود دینامیک کوانتوم – گسیل با یک قاعده ی دوم و اساساً متفاوت با قاعده ی فرکانس بور شکل می گیرد. این قاعده فرض می کند اتم از یک حالت مانا یا انرژی بیشتر به حالت مانای دیگر با انرژی کمتر می جهد و تغییر انرژی آن تابشی گسیل می کند که فرکانس آن v با ثابت پلانک h با تغییر انرژی مربوط می شود.
[3]  
در نظریه ی بور دو فرکانس، w و v که اولی فرکانس چرخش الکترون و دومی فرکانس تابش را نشان می دهد، از هم جدا می شوند. این یک انحراف شدید از نظریه ی کلاسیک بود، در نظریه ی کلاسیک تصور بر این بود که الکترون مداری در فرکانسی برابر با فرکانس چرخشی‌ اش تابش می کند.
گرچه فرکانس چرخش w و فرکانس تابش v به طور کلی در نظریه ی بور مجزا بودند، این نظریه برای مورد مبالغه آمیزی که در آن اتم به قدری تحریف شود که همچون یک جسم کلاسیک باشد، مانند یک آنتن رادیویی عادی عمل می کند، و با فرکانسهایی معادل فرکانسهای چرخشی الکترون تابش می کند. در این مورد خاص w=v، و قانونهای نظریه ای کوانتومی در قانونهای کلاسیک ادغام می شود.
وسیله یا ابزار نظری که باعث همخوانی قلمروهای کلاسیک و کوانتومی آن طور که بور مطرح می کند می شود یکی از ارزشمندترین مشارکتهای بور بود که برای وی افتخاری خاص کسب کرد. بور این «اصل تطابق» (correspondence principle) را در بخش عمده ی سراسر کارش درباره ی نظریه ی کوانتومی به کار گرفت، و سرانجام شالوده ی فیزیک کوانتومی شد که ورنر هایزنبرگ (15) آن را ایجاد کرد.
هرگاه معادله های [1] و [2] به وسیله ی حذف w با هم ترکیب شوند، معادله ی ساده ای به دست می آید که انرژی بستگی الکترون E و عدد کوانتومیn را به هم مربوط می سازد.

اگر این معادله دوبار برای دو حالت انرژیهای و ، با اعداد کوانتومی و نوشته شود،

و این دو نتیجه در معادله ی [3] گذاشته شود، خواهیم داشت

یا
[4]
 بور با توسل به بحث تطابقش، ثابت کرد که مقدار ثابت ، است و با گذاشتن آن در معادله ی فرکانس [4] شکل نهایی زیر را به دست آورد:
[5]    

فرمولهای بالمر

بور این معادله ها را صرفاً بر مبنای نظری سُست انتخاب نکرده بود. راهنمای او طرحهای مشاهده شده در طیفهای تابشی گسیل یافته از مواد عنصری، به ویژه هیدروژن اتمی بود. اگر اجزای طیف گسیلی هیدروژن با وسیله ای به نام طیف نما مرتب شوند، فرکانسهای مشاهده شده در سریهای منظم قرار می گیرند. یکی از سریهای طیفی هیدروژن سی سال پیش از کارِ بور به وسیله ی یوهان بالمر (16) کشف شده بود. بالمر معلم مدرسه ای در سوئیس، در هنر به دست آوردن دقیق فرمولهای عددی از داده ی فیزیکی پیچیده مهارت داشت. بالمر کشف کرد که خطوط مرئی در طیف نشری هیدورژن فرکانسهایی دارد که با فرمولی به صورت زیر جور در می آید

در این معادله عاملی را نشان می دهد که مقدار آن با داده های طیفی معین می شود، و n هر عدد صحیحی بزرگتر از 2 است: . بالمر دریافت که فرمولهای او ممکن است نشانه ای از فرمولهای کلیتری به صورت زیر باشد:
[6]  
 که در سری طیفی او مقدار 2 مفروض است، اما مقادیر دیگر در سریهای دیگر امکان پذیر است.
فرمولهای بالمر، و نوعی از قواعد تجربی طیف نمای دیگر که به ویژه کارشناس طیف نمای سوئدی یوهانس ریدبرگ (17) آن را ارائه کرد ( که نوع فرمول بالمر آن در بالا ذکر شد)، سالها قبل شناخته شده بود بدون بروز هیچ ظن و گمانی که آنها سرنخهایی از ساختار اتمی را در بر دارند. بور زمانی گفته بود که فرمول بالمر – ریدبرگ و فرمولهای مانند آن فقط « همچون نقشهای زیبا و دوست داشتنی بالهای پروانه ها، در نظر گرفته می شوند که زیبایی آنها تحسین می شد، امّا هرگز گمان نمی رفت که آنها قانونهای بنیادی زیست شناختی را بیان می کنند.»
« نقشهای زیبا» ی طیف گسیلی هیدروژن اساس نظریه ی بور بود. استدلالهایش جهت دار و گاه طوری تنظیم شده بود که معادلات حاصل با نقشهای طیفی مشاهده شده مطابقت داشته باشد. هدف نظری عاجل بور وقتی تحقق یافت که او معادله ی [5] را که شبیه به معادله ی [6] بالمر – ریدبرگ بود به دست آورد. موفقیت در آزمون نهایی و قاطع نظریه وقتی حاصل شد که ثابت استخراج شده به طور نظری، در معادله ی [5] با همتای تجربی اش در معادله ی [6] تطبیق می کرد. محاسبه ی اوّلی از ثابتهای بنیادی شناخته شده ( که بار الکترون e و جرم m و ثابت پلانک h را شامل می شد) در گستره ی چند درصدی از مقادیر اندازه‌گیری شده دومی رسید. این دستاوردی چشمگیر بود. در تاریخ علم کمتر نظریه پردازی چنین موفقیتی را داشته است که نظریه را، بدون استفاده از وسایل عددی دم دستی که شاگردان بی نزاکت آنها را « عاملهای سرهم بندی شده یا ساختگی می نامند» با آزمایش تطبیق دهد.
معادله ی بور [5] به صورت یک نمودار تراز انرژی در شکل 16-1 نشان داده شده است. هر خط افقی انرژی یک حالت مانا را نشان می دهد که با مقدار عدد کوانتومی، یا مشخص شده است. گذارهای اتمی جهش به پایین که سه فرکانس گسیل یافته در سریالهای بالمر را تولید می کند، با پیکانها نمایانده شده است.

صور خال و ارتباطها

نظریه ی بور تصویری انتزاعی ارائه می کند: رفتار اتمها را به شیوه هایی نشان می دهد که در جهان اشیاء عادی شناخت پذیر نیست. بور به ما می گوید که الکترونهای اتم در حرکت مداری اند، امّا این الکترونهای مدار گرد، انرژی کوانتیده و محدودیت خاصی دارند، آنها با جهشهای ناپیوسته که نمی توان به طور کامل با نظریه توصیف کرد از مداری به مدار دیگر می روند.
معنی آن چیست؟ بنا به تشخیص خود بور، هر پاسخی – دست کم هر پاسخ کلامی – محدودیتهایی دارد. مشکل این است که ما زبان مناسب ( برای بیان این مطلب) نداریم. بور در گفتگویی با هایزنبرگ می گوید. هیچ گونه توصیف روشنی از ساختار اتم وجود ندارد؛ همه ی چنین توصیفهایی لزوماً می باید مبتنی بر تفاهم کلاسیک باشد که دیگر به کار نمی آیند. ملاحظه می کنید که هر کس برای پروراندن چنین نظریه ای می کوشد، در واقع آب در هاون می کوبد. در موردی که می خواهیم چیزی درباره ی ساختار اتم بگوییم، زبانی نداریم که با آن بیان مطلب برای خودمان مفهوم باشد. از بسیاری لحاظ همچون دریانوردی هستیم که یکه و تنها به سوی جزیره ی دور افتاده ای می رود، جایی که اوضاع و شرایط آن اساساً با آنچه دریانورد می داند متفاوت است و از همه بدتر، بومیهای آنجا به زبانی کاملاً بیگانه حرف می زنند. او صرفاً باید منظور خود را تفهیم کند، امّا وسایلی برای انجام این کار ندارد. در چنین موقعیتی یک نظریه نمی تواند چیزی را با معنی دقیق علمی، «توضیح» دهد. همه ی آنچه را که نظریه می تواند امید به انجام آن داشته باشد این است که رابطه ها را آشکار کند و، بقیه ی آن را به ما واگذار کند تا هر چه بهتر می توانیم با آن سروکله بزنیم.
زبان فیزیک اتمی، به عقیده ی بور، چیزی شبیه به زبان شعر است: « شعر آن قدرها که با خلق صور خیالی و برقراری ارتباطها سروکار دارد تقریباً به توصف واقعیتها توجهی ندارد.»
اگر اساس نظریه ی اتمی بور توصیفی نبود، اگر این نظریه توجیه قابل اعتمادی از آنچه واقعاً درون اتم روی می دهد نداشت، چه فایده ای داشت؟ چرا به سرعت موفقیت آمیز شد؟ نظریه ی بور، مانند بسیاری وجوه دیگر فیزیک کوانتومی، ریشه در جهان و یافته های تجربی و آزمایشی داشت. بور می گوید مدلهای به دست آمده از نظریه ی او « استنتاج شده، یا اگر ترجیح می دهید حدس زده شده از آزمایشها بود، نه از مبانی نظری». بر خلاف اینشتین، که واقعیت فیزیکی را در قلمرو تفکر ریاضی محض جستجو می کرد، و غالباً به آزمونهای تجربی نظریه هایش بی تفاوتی نشان می داد، بور مایل بود در جهت عکس عمل کند، یعنی از یافته های تجربی بنیادی به یک مجموعه از اصول موضوع معقول و مؤثر برسد. اینشتین « اصل خلاقیت» اش را در ریاضیات یافت. اصل خلاقیت بور احتمالاً تکیه بر نتیجه ی تجربی بود. یکی از منابع عمده ی الهام بور در ایجاد نظریه ی اتمی اش فرمول بالمر – ریدبرگ برای خطوط طیفی هیدروژن بود.
بور در سال 1913، تنها چند ماهی پس از انتشار نخستین مقالاتش درباره ی نظریه ی اتمی، در گردهمایی انجمن بریتانیایی برای پیشرفت علم حضور یافت و شنید که با همدلی و تفاهم درباره ی نظریه اش بحث می شود. جیمز جینز بحث مسائل تابش را با اشاره و یادآوری ایده های بدیع بورگشود و گفت « فکر می کنم باید توضیح قانع کننده ی سریهای طیفی را ادامه دهیم» و اصول موضوع غیر مرسوم را با این اظهار ارزیابی کنیم که « تنها توجیهی که فعلاً برای این فرضها مطرح می شود، فرض جدی موفقیت است.» وقتی اینشتین، در سال 1913، نظریه ی بور را شنید شگفت زده شد: « بنابراین فرکانس نور ابداً به فرکانس (چرخش) الکترون بستگی ندارد... و این یک دستاورد عظیم ... یکی از بزرگترین اکتشافات است.» امّا بودند کسانی که اصول موضوع و بحث تطابق را تصنّعی و غیرقابل قبول می دانستند. ریچارد کورانت (18)، ریاضیدان اهل گوتینگن که در برابر انتقادها از بور دفاع می کرد - « فدایی مُدل بور» شد – کارل رانگه (19)، یک کارشناس طیف نمایی اهل گوتینگن یادآور می شود « درست است که نیلس (بور) تأثیر زیبای به وجود آورده است، امّا او آشکارا با آن مقاله، اگر نگوییم کم عقلی، بلکه کار خطرناکی کرده است.»
با گسترش گروه شاگردان جوان و مستعد بور، انتقادها به تدریج تخفف یافت. به مدت ده سال، نظریه ی بور و شرح جزئیات آن به وسیله ی نظریه پرداز مونیخی آرنولد زومرفلد (20) توسعه یافت. زومرفلد مسلط در فیزیک اتمی و راهنمای پژوهش در این زمینه بود. نظریه ی بور، همان طور که منظور او بود، نظام یافت اساس وحدت یافته برای عمل تجربی قبلی طیف نمایی شد. این نظریه و دستاوردهای آن در سال 1919 وقتی زومرفلد این سرودنامه را برای زیباییهای کاربرد نظریه ی کوانتومی در طیف نمایی اتمی نوشت به نقطه ی اوج خود نزدیک شده بود: « آنچه را که امروزه ما می توانیم از طیف بشنویم یک موسیقی اتمی تمام عیار از کره ها، نغمه ی یک کاریلون*(Carillon) از رابطه های اعداد صحیح کامل، یک نظم فزاینده و هماهنگی در کثرت است. »

ما آن را نمی دانستیم

نظریه ی بور در ورای کاربردهایش برای طیف نمای به طوری متمایز وظیفه ی همه ی نظریه های بزرگ را انجام داد: این نظریه حوزه های جدیدی از پژوهش تجربی و نظریه ای را کشف و آنها را متحد کرد. یکی از مؤثرترین و شگفت انگیزترین تأییدات مفاهیم بور در سال 1914 به وسیله ی جیمز فرانک وگوستاو هرتز ( برادر زاده ی هاینریش هرتز) از مؤسسه ی شیمی فیزیک کایزر ویلهلم در برلین گزارش شد. آزمایش فرانک – هرتز تجلی جالب و مشخصی از وجود حالتهای مانا به عنوان خواص ذاتی اتمها به دست می داد. فرانک و هرتز روشی برای ایجاد باریکه های الکترون یافتند که حامل مقادیر متغیر، امّا کنترل شده ای از انرژی جنبشی بودند. در این روش اتمهای گاز جیوه را در مسیر چنین باریکه ای از الکترون قرار دادند به طوری که انرژی از باریکه ی الکترون به اتمهای جیوه منتقل می شد. فرانک و هرتز دریافتند که وقتی انرژی باریکه به مقدار بحرانی معینی می رسد، انتقال انرژی از باریکه به اتمهای جیوه تقریباً کامل می شود و جریان باریکه ناگهان افت می کند. از دیدگاه نظریه ی بور، الکترونها با انرژی بحرانی باریکه باعث گذار بین دو حالت مانای جیوه می شدند.
طرح آزمایش فرانک – هرتز چنان سر راست از پیشنهادهای نظریه ای بور درباره ی حالتهای مانا پیروی می کند که وقتی کسی مقاله ی فرانک – هرتز را می خواند تصور می کند که نویسنده اش تحت تأثیر توصیه های بور بوده است، چنانکه بعضی از نویسندگان کتابهای درسی چنین تصوری داشته اند. امّا راههای پیشرفت علمی ناقص است: فرانک و هرتز مقاله ی 1913 بور را ندیده بودند، و حتی اگر هم مقاله را، پیش از جمع آوری نتایج کار خودشان دیده بودند، احتمالاً باور نمی کردند که چه چیزی را می خوانند. اظهارات رُک و راست فرانک درباره ی نگرش و طرز فکر آن زمان در برلین نشان می دهد که چه نور ضعیفی به اکتشافات بزرگ علمی می تابد ( از مصاحبه ای که فرانک در سال 1960 انجام داد، به نقل از جراد هولتون تاریخ نگار علم):
ممکن است برای شما جالب باشد که وقتی ما آزمایشهایمان را انجام می دادیم نوشته های علمی را به قدر کافی نخوانده بودیم- و شما می دانید چطور چنین چیزی اتفاق می افتد. از سوی دیگر، ممکن است فکر کنید کسان دیگری درباره ی آن، چیزهایی به گفته باشند. مثلاً، ما سیمنار دانشگاهی بزرگی در آن زمان در برلین داشتیم که در آن درباره ی همه ی مقاله های مهم بحث می شد. امّا هیچ کس از مقاله ی بور بحثی نکرد چرا؟ دلیلش این است که پنجاه سال پیش، با سطح دانشی که در آن زمان داشتیم، اعتقاد بر این بود که هیچ کس گسیل خط طیفی را نمی فهمد، به طوری که اگر کسی مقاله ای درباره ی آن منتشر می کرد، فرض بر این بود که « احتمالاً درست نیست.» بنابراین ما آن را نمی دانستیم.

نه کاملاً عجیب

جرم برنشتین (21)، فیزیکدان نظری معاصر و مفسّر زیرک درباره ی زندگی در جامعه ی علمی، داستانی درباره ی دیدار ولفگانگ پائولی (22) از ایالات متحد در سال 1958 نقل می کند که با آنچه فکر می کرد نظریه ی عام جدیدی از فیزیک ذرات باشد که دوست و رفیق مباحثه اش ورنرهایزنبرگ (23) تدوین کرده بود به آنجا آمده بود. پائولی این نظریه را به جمعی از حُضار دانشگاه کلمبیا که بور هم در آنجا بود، ارائه کرد.
[برنشتین می نویسد] پس از اتمام سخنان پائولی، از بور درخواست شد تا اظهار نظر کند. پائولی اظهار داشت که شاید در نخستین نگاه این نظریه «تا حدی عجیب» به نظر برسد. بور پاسخ داد مسئله این است که این نظریه «کاملاً عجیب نیست» ... سپس پائولی و بور آهسته آهسته به تعقیب یکدیگر در اطراف میز بزرگی در جلوی سالن سخنرانی پرداختند. وقتی پائولی به جلوی میز می رسید به حضار می گفت که این نظریه، کاملاً عجیب است، وقت نوبت به بور می رسید می گفت، چنین نیست. این یک برخورد خارق العاده بین دو غول فیزیک جدید بود. من در این فکر بودم، که بازدیدکننده ای که فیزیک نمی داند، از این حرفها چه تصوری خواهد داشت.
احتمالاً بور همان قدر درباره ی نظریه های قبلی اش فکر می کرده است، که پائولی به نظریه ی هایزنبرگ توجه داشت. عجیب و غریب بودن نظریه ی اتمی بور را بعضی از همکارانش تأیید کرده بودند، امّا این نظریه، آن طور که معلوم شد، کاملاً عجیب نبود. وقتی بور کارش را در مورد ساختار اتمی آغاز کرد، نمی خواست از لحاظ عقلانی تسلیم همه ی مهملات و تناقضات ظاهری شود که به طور ضمنی نظریه ی کوانتومی پلانک – اینشتین ایجاب می کرد. او توانست بر مفهوم انرژی کوانتومها تکیه کند، امّا استفاده ی کم برای مفهوم فوتون و دوگانگی موجی – ذره ای ظاهراً نامعقولی که ایجاب می کرد، داشت. او توانست یک اصل موضوع «فرامکانیکی» ارائه کند که طبق آن تصور می شد الکترونها به طور ناپیوسته از یک حالت مانا به حالت مانای دیگر می جهند، امّا نتوانست از تصویر کلاسیک الکترونها در حرکت مداری پیوسته ی آنها دل بکند. آنچه بور پیشنهاد می کرد فقط نیمی از یک نظریه ی اتمی کامل بود – نظریه ای که تنها نیمی از آن کاملاً عجیب بود.
این اظهارنظرها، پس از بازنگری به عمل آمده است و نباید دالّ بر آن باشد که بور می توانسته است کاری بهتر از این انجام دهد. بور توانست به زحمت و دست تنها انقلابی را هدایت کند که به مدت بیست و پنج سال فیزیک را در حالت آشوب نگه دارد. حتی انشتین جرئت نداشت یک نظریه ی اتمی بر پایه های مشکوک و سؤال برانگیز نظریه ی کوانتومی اولیه بسازد.
در اوایل سالهای 1920، نظریه ی اتمی بور – زومرفلد، و همراه آن بیشترین باقیمانده ی نظریه ی کوانتومی دچار مشکل و اغتشاش عمقی بود. گرچه روش بور با اتم هیدروژن می توانست شگفتیهایی ایجاد کند، امّا در مواجهه با اتمهای پیچیده‌تر از هیدروژن با مشکلات زیادی رو به رو بود. به گفته ی ماکس جامر (24) تاریخ نگار عمل، « نظریه ی کوانتومی درست پیش از سال 1925 از دیدگاه روش شناختی به جای یک نظریه ی منسجم منطقی، معجون تأسف باری از فرضیه‌ ها، اصول، قضایا و دستورالعملها محاسبه ای بود.» بیشترین مسائل ابتدا با روشهای فیزیک کلاسیک حل می شد و سپس با استفاده ی زیرکانه از اصل تطابق به زبان فیزیک کوانتومی ترجمه می شد. غالباً کار ترجمه مستلزم « مهارتِ حدس زدن و شهود بیشتر از استدلال منظم و روشمند بود.»
مدتی، جامعه ی فیزیکدانان کوانتومی دچار شیوع نوع فلج نظریه پردازی بودند. ماکس بورن، که بزرگترین کارش در شرف ظهور بود، در سال 1923 به اینشتین نوشت: « همچون همیشه، نومیدانه درباره ی نظریه ی کوانتومی می اندیشم، می کوشم تا دستورالعملی برای محاسبه ی هلیم و دیگر اتمها بیابم؛ امّا در هر دو مورد توفیقی ندارم. کوانتومها واقعاً در وضعیت یأس آوری هستند.» پائولی می پنداشت که باید مسیر متفاوتی برای کارش بیابد: « فیزیک در این لحظه بسیار آشفته است، به هر حال برای من بسیار دشوار شده است، آرزو می کنم بازیگر کُمدی سینما، یا چیزی مانند آن می بودم و هرگز چیزی درباره ی فیزیک نمی شنیدم.» این روحیه ی هراس و نگرانی شایع را هندریک کرامرز (25)، نخستین دستیار بور که شخصاً نظریه پرداز ماهری بود چنین توصیف می‌ کند: « نظریه ی کوانتومی خیلی زیاد شبیه پیروزیهای دیگر بوده است؛ ماهها لبخند می زنید و سپس سالها گریه می کنید.»
امّا دانشمندان بزرگ از موهبت خوش بینی ساده و بادوام برخوردارند که با آن خردکننده ترین و فاجعه آمیزترین ناکامیها را به عنوان گامهای مفید در جهت درست می پذیرند، تا دیر یا زود با دستاوردهای جدید و کلی، پیرفت متکاملی را به دنبال آورد. پلانک هشت سال بیهوده تقلا کرد تا نظریه اش را در قالب کلاسیک بازسازی کند و به این نتیجه رسید که همه ی تلاش ظاهراً بی فایده ی او « روشنگری تمام و کمالی» را به ارمغان آورده است. اینشتین توانست نود و نه رهیافت نادرست به یک نظریه ی میدان وحدت یافته را امتحان کند و متقاعد شود که « دست کم 99 طریق ناموفق را می شناسد.» و بور، که می باید بر عله رقبایش تا آخرین سنگر دفاع کرده باشد، مانند هر کس دیگر سخت می کوشید تا نظریه ی جدیدی بسازد و نظریه ی پیشین را به دور اندازد. از آنجا که تلاش بور برای پرداختن به گسترش مسائل نظریه ی اتمی اش بی ثمر ماند، او ایمان داشت که نظریه اش مانند همه ی نظریه های خوب دیگر، دست کم تا حدی درست است. هر چند با نظریه های بعد مفاهیم تازه ای مطرح شد، امّا آن نظریه ها نمی توانستند بدون ارتباطهایی که بور و اسلاف بزرگش، اینشتین و پلانک دیده بودند امکان پذیر شود. اینشتن زمانی، درباره ی « تراژدی یک استنتاج قیاسی از بین رفته با یک واقعیت» اظهار داشت: « هر نظریه دیر یا زود به همین طریق از بین می رود. اما هرگاه نکته ی مطلوب و سودمندی در نظریه باشد، آن نکته در نظریه ی بعدی گنجانده می شود و ادامه می یابد.»

بیم و امید

یک ویژگی – و خطر بالقوه ی – کار علمی این است که به انضباط و مقررات یک دیدگاه عینی بی طرفانه را ایجاب می کند. برای اکثر فیزیکدانان، بی طرفی لازم است زیرا تجربه ی عادی انسانی همیشه راهنمای قابل اعتمادی برای اصول فیزیکی نیست. خطر این است که دانشمندان چنان به سلاح عینیت گرایی مجهز می شوند که از پیش بینی کردن، یا احتمالاً فکر کردن درباره ی پیامدهای پیشرفت علمی، زمانی که با بافت آدمی گره می خورد، کوتاهی می کنند.
نمونه ی بارز این خطر در اصول عینی کار انجام شده به وسیله ی دانشمندان هسته ای در پیش و به هنگام جنگ جهانی دوم، برای همه ی ما آشکار است. دانشمندان هسته ای هنگام بی طرفی کشف کردند که گیراندازی نوترون به وسیله ی اتمها یک ایزوتوپ کمیاب اورانیم، ، سبب می شود که اورانیم دستخوش شکاف شود ( یعنی، به دو جزء، با جرم تقریباً برابر، شکسته می شود) همراه با آزاد شدن مقادیر عظیمی انرژی. ضمناً نوترونهای بیشتری نیز تولید کند، و محاسبه نشان می داد که به ازاء هر نوترون گیرافتاده، بیش از دو نوترون آزاد می شود.
با این کشف عینی، فیزیک هسته ای، معصومیت خود را از دست داد. امکان یک واکنش زنجیره ای که در آن نوترونهای تولید شده در یک رویداد شکافت، موجب شکافتهای بیشتری می شوند، به زودی مشخص شد.
بعضی از دانشمندان هسته ای که تکنولوژی سلاحهای هسته ای را توسعه دادند کارشان با وجدان پاک بود، و در مورد بعضی دیگر چنین نبود. در آغاز، با چشم انداز سلاحهای هسته‌ ای در دست نازیها وجدان تقریباً حرف نامربوطی بود. حتی اینشتین، که در بیشتر عمرش شخصی آرام و صلح طلب بود، ضرورت طرح بمب هسته ای را پذیرفت. او با لئو زیلارد (26) و یوجین ویگنر (27)، دو فیزیکدان نظری مجارستانی در سال 1939 نامه ای به رئیس جمهور روزولت نوشتند با شرح مخاطرات وحشتناک و لزوم اقدام عاجل. پس از جنگ، سلاحها هسته ای خود عامل تهدید بود.
از همه ی دانشمندانی که با تهدید هسته ای مبارزه کردند، مردی که امروزه، یعنی شصت و اند سال بعد، معلوم شد دور اندیشترین و شجاعترن همه ی آنان بوده، نیلس بور است. عواقب انسانی این تهدید، حتی پیش از ساخته شدن نخستین بمب هسته ای و آزمایش آن، تقریباً بلافاصله برای بور، واضح و آشکار بود. او این بصیرت را داشت تا آنچه را رابرت اُپنهایمر (28) « نه تنها یک خطر بزرگ بلکه یک اُمید بزرگ» اعلام کرده بود تشخص دهد و تصدیق کند. نگرانی خاص بور در مورد امکان مسابقه ای نامحدود در ساختن سلاحهای هسته ای بود. او تنها نماند: پس از جنگ بسیاری از تشکلهای جامعه ی علمی به او پیوستند.
بور و اعضای مؤسسه اش، طی سالها 1920 و 1930 کار مهمی در زمینه ی نظریه ی هسته ای انجام دادند. در سال 1939، او و جان ویلر (29) یک مقاله ی کلاسیک درباره ی نظریه ی فرایند شکافت نوشتند، و در سال 1941 بور متقاعد شده بود که هرگاه بتوان جرم کافی از این ایزوتوپ به دست آورد انفجار هسته ای با امکان پذیر است. در آغاز، کار تکنولوژیکی فوق العاده دشوار جداسازی ایزوتوپ به عنوان یک امر غیرممکن او را تحت تأثیر قرار داده بود. امّا وقتی تلاشهای عظیمی را دید که در ایالات متحد در لوس آلاموس، نیومکزیکو و جاهای دیگر، به وسیله ی اعضای «پروژه ی مانهاتان» به عمل می آمد، تغییر عقیده داد.
بور سهم مداومی در توسعه ی بمبهای هسته ای نداشت. او اوقاتی را در لوس آلاموس گذراند، امّا اندیشه های او بیشتر از آنکه فنی باشد، سیاسی بود. گرچه پروژه ی بمب از لحاظ تکنولوژی تحسین برانگیز بود، بور می توانست ببیند که عواقب سیاسی آن حتی پیچیده‌ تر و مهمترند. دانشمندان بریتانیایی امریکایی با هم همکاری می کردند، امّا در سال 1944، زمانی که بور با مسائل سیاسی رو به رو شد، اتحاد شوروی اندکی یا هیچ چیز درباره ی پروژه ی بمب نمی دانست. به نظر بور برای اجتناب از رقابت مرگبار سلاحهای هسته ای یک امکان وجود داشت: می باید استالین را آگاه کرد که بمب هسته ای قریب الوقوع است و پیشنهاد کرد که در کنترل آن مشارکت کند. آلیس کیمبال اسمیت (30) می نویسد، « همین عمل ایجاد و پذیرفتن چنین ژستی ممکن است... در دید جهانی بازیگران این ماجرا تغییر اساسی ایجاد کند و نقشی در روابط بین‌المللی به وجود آورد. تنها با سیاست «صراحت» صادقانه می توان از رقابت شتابان اجتناب کرد.»
در جو پس از جنگ رویارویی هسته ای، پشنهاد بور عجیب و غریب به نظر می رسید، اما آن طور که اسمیت متذکر می شود، « بر اساس بعضی داوریهای بسیار واقع بینانه» بود. بور با سطح استعداد علمی بسیار بالا شوروی آشنا بود. او می دانست که اخبار یک انفجار هسته ای تلاش عظیم شوروی را چنان تسریع خواهد کرد که حداکثر در چند سال موفقیت آمیز باشد. هر امتیاز اولیه در غرب مطمئناً موقتی خواهد بود، و هر فکر دیگری ممکن است خطر آفرین باشد.
بور به قدر کافی نسبت به اعتقادش معتقد و سرسخت بود تا بعضی از دولتمردان عالی رتبه ی حکومتهای انگلیس و امریکا را با خود هم رأی کند. در بریتانیا، او سِر جان آندرسن (31) وزیر خزانه داری و لُرد چارول (32) مشاور علمی چرچیل را در جانب خود داشت. ( چارول – فردریک لیندِمان – شاگرد قبلی نرنست بود) در ایالات متحد، با نفوذترین حامی او فلیکس فرانکفورتر (33)، رئیس دیوان عالی کشور و دوست نزدیک روزولت بود.
بور که به چنین سطح رفیعی از نفوذ سیاسی رسیده بود، بعداً کار بسیار شاقتر متقاعد کردن چرچیل و روزولت را به عهده داشت که پیشنهادش را جدی بگیرند. ابتدا، مصاحبه با چرچیل را که چارول ترتیب داده بود، با شکست کامل مواجه شد. به نظر می رسید که چرچیل تقریباً همان قدر به بور بی اعتماد است که به استالین. سِر هنری دیل (34)، رئیس انجمن سلطنتی که در جلسه حضور داشت، شاهد تأیید نگرانیهایش بود که بور با « بیان مبهم فلسفی و نجواهای ناشمرده و نامفهومش» نمی توانست مکنون ذهنی اش را به « نخست وزیری با مشغله ی ذهنی شدید» بفهماند. چرچیل پیش از آنکه بور فرصت ارائه ی نکات اصلی پیشنهادش را داشته باشد جلسه را خاتمه داد. بور بعداً گفت، « ما به یک زبان صحبت نمی کردیم.» اظهار نظر چرچیل به چارول این بود که « من این مرد با موهای درهم پیچیده را که به من نشان دادید دوست نداشتم».
مباحثه ی بور با روزولت مؤدبانه تر بود، امّا تقریباً ثمری نداشت. مشاور علمی غیر رسمی روزولت، وانیواربوش (35) او را برای ملاقات آماده کرد. روزولت از بوش پرسید « فکر می کنید، می توانم حرفهای او را بفهمم؟» بوش پاسخ داد، « نه. من فکر می کنم احتمالاً نتوانید.» روزولت یک ساعت و نیم مؤدبانه به حرفهای بور گوش داد، و بور « با خوشحالی خارج شد.» امّا بوش می گوید، « من تردید دارم که رئیس جمهور در واقع ابداً حرفهای او را فهمیده باشد.»
به این ترتیب تصوری که بور از یک سیاست بازِ هسته ای داشت به جایی نرسید، بدتر آنکه اعتماد او زیر سؤال رفت. چرچیل به چارول گفت: « رئیس جمهور و من درباره ی پروفسور بور بسیار نگران هستیم. چگونه او وارد این کار شده است؟ او مدافع بزرگی از تبلیغ و جار و جنجال است. او این افشاگری غیرمجاز را به فرانکفورتر رئیس دیوان عالی کشور، کسی که رئیس جمهور را با گفتن اینکه او جزئیات همه چیز را می داند، به وحشت انداخته بود، کرد.... منظور چیست؟ به نظر من بور را می باید محبوس کرد یا به هر صورت که شده باید به او فهماند که به مرز خیانتها مهلک نزدیک شده است.»
امیدهای بور هرگز تحقق نیافت، امّا ناکامی او نباید در شکل گیری داوری ما درباره ی این مرد اهمیت بیشتری داشته باشد. هیچ دانشمند دیگری چنین تلاش قهرمانانه‌ ای نکرد که دنیای علم و سیاست را به هم مربوط سازد. این امر برای بور موضوع قهرمانی نبود. او فقط آنچه را که همیشه می کرد، انجام داد. گفتگوی متقاعد کننده، روش ثابت او برای یافتن و نگهداری یک موضع مهم بود. گفتگو ممکن بود با یک شاگرد، یک دستیار، یک همکار، یا در صورت لزوم، با یک نخست وزیر پریشان احوال یا یک رئیس جمهور نامطلع باشد. خطر شغلی دانشمند از لحاظ دور افتادن از مسائل انسانی هرگز مخاطره ای در کار بور نبود. برای بور، مسائل علمی مسائل انسانی بود، نه بیش و نه کم.

پی نوشت ها :

1.Philosophical magazine.
2. Felix Bloch.
3. Edward Teller.
4. Leon Resenfeld.
5. Oskar Klein.
6. Wolfgang Pauli.
7. MrgretheNorlun Bohr.
8. Carlsberg.
9. Ernest Rutherford.
10. Ernest Lawrence.
11. Hans Geiger.
12. Marsden.
13. John Heilbron.
14. Thomas Kuhn.
15. Werner Heisenberg.
16. Johann Balmer.
17. Johannes Rydberg.
18. Richard Courant.
19. Carl Runge.
20. Arnold Sommerfeld.
21. Jeremy Bernstein.
22. Wolfgang Pauli.
23. Werner Heisenberg.
24. Max Jammer.
25. Hendrik Kramers.
26. Leo Szilard.
27. Eugene Wigner.
28. Robert Oppenheimer.
29. John Wheeler.
30. Alice Kimball Smith.
31. Sir John Anderson.
32. Lord Cherwell.
33. Felix Frankfurter.
34. Sir Henry Dale.
35. Vannevar Bush.

منبع مقاله :
کروپر، ویلیام هـ، (1389)، فیزیکدانان بزرگ از گالیله تا هاوکینگ، احمد خواجه نصیر طوسی ـ سهیل خواجه نصیر طوسی، تهران، مؤسسه ی فرهنگی فاطمی، چاپ اول 1389