نیلز بور
نیلز بور فیزیکدان دانمارکی بود که یکی از بزرگترین اکتشافات تاریخ یعنی مدل مدرن ساختار اتم به نام او ثبت شده است.
نیلز هنریک دیوید بودر (Niels Henrik David Bohr) فیزیکدان دانمارکی بود که تاثیراتی اساسی در تدوین مفاهیم ساختار اتم و نظریه‌ی کوانتوم داشت. او به خاطر این دستاورهای علمی در سال ۱۹۲۲ جایزه‌ی نوبل فیزیک را دریافت کرد. این دانشمند علاوه بر فعالیت‌های علمی و تحقیقاتی دستی بر فلسفه نیز داشت و جز مبلغان بزرگ تحقیقات علمی بوده است.
مدل اتمی بور یکی از بزرگترین دستاوردهای این فیزیکدان بود. او در این مدل اثبات کرد که سطوح انرژی الکترون‌ها در اتم گسسته هستند و الکترون‌ها در مدارهای ثابت به دور هسته‌ی اتم می‌گردند. در نطریه‌ی او الکترون‌ها می‌توانند از سطحی از انرژی یعنی یک مدار به سطحی دیگر یا مداری دیگر جابجا شوند. نکته‌ی مهم این که نظریه‌ی بور بعدها با نظریه‌های پیشرفته‌تر اتمی جایگزین شد اما اساس این نظریه، مسیر را برای پیشرفت‌های تاریخی علمی فراهم کرد. از دیگر اصول فیزیکی که توسط بور پایه‌گذاری شد، اصل مکملیت، یکی از اصول اساسی فیزیک کوانتوم است. این اصل در اغلب نظریات و تفکرات این دانشمند چه در مباحث علمی و چه در فلسفه تاثیر داشته است. در تعریف ساده این اصل برای هر جسمی دو حالت در نظر می‌گیرد، دقیقا مانند الکترون که می‌تواند هم ذره و هم موج باشد.
نیلز بور موسسه‌ی علمی فیزیک نظری را در سال ۱۹۲۰ در دانشگاه کپنهاگ تاسیس کرد که امروزه با نام موسسه‌ی نیلز بور شناخته می‌شود. از فیزیکدانان مشهور همکار و شاگرد این دانشمند می‌توان به هانس کرامرز، اسکار کلین، گئورگ دو هوسی و ورنر هایزنبرگ اشاره کرد. بور دستی نیز بر علم شیمی داشت و وجود عنصری شبیه به زیرکونیم را پیش‌بینی کرد. این عنصر بعدا کشف شد و به خاطر شهر محل کشف یعنی کپنهاگ، به نام لاتین این شهر یعنی هافنیم نامگذاری شد. در سال‌های بعد عنصر بوریم به افتخار این دانشمند بزرگ نامگذاری شد.
فیزیکدان دانمارکی بود که شهرت او بیشتر به علت ردکردن مدل اتمی ارنست رادرفورد و ابداع مدل اتمی خود است. او تلاش‌هایی بنیادی در زمینهٔ شناخت ساختار اتم و مکانیک کوانتوم داشت و برای همین تلاش‌هایش در سال ۱۹۲۲، به او جایزهٔ نوبل فیزیک داده شد. او مدل پیشنهادی اتم که مانند سامانهٔ خورشیدی بود (یک هسته در مرکز و الکترون‌ها پیرامونش در گردش) را گسترش داد، او بر روی نظریه‌اش در بستر مکانیک کوانتوم کار کرد و گفت که الکترون از یک تراز انرژی به صورت کمیتی گسسته و نه پیوسته، به یک تراز دیگر انرژی می‌پرد. بور با بسیاری از فیزیکدانان نامی در مؤسسه‌اش در کپنهاگ همکاری کرد. همچنین او عضو گروه فیزیکدانان بریتانیایی پروژهٔ منهتن بود. بور در سال ۱۹۱۲ ازدواج کرد و صاحب چند فرزند شد که یکی از پسرانش، آگه بوهر فیزیکدان بود و توانست در سال ۱۹۷۵ مانند پدرش، جایزهٔ نوبل را از آن خود کند.
نیلز هنریک دیوید بور در هفتم اکتبر سال ۱۸۸۵ میلادی در کپنهاگ دانمارک به دنیا آمد. پدر او کریستیان بور، استاد فیزیولوژی دانشگاه کپنهاگ و مادرش اِلن آلدر بور دختر یک خانوادهٔ یهودی دانمارکی و سرشناس در مراکز بانکی و پارلمانی بود. خانوادهٔ بور کلیسا نمی‌رفتند ولی مادر خانواده برخلاف اینکه یهودی بود توافق کرده بود که بچه‌ها مسیحی بارآورده شوند. بور در سال ۱۹۰۳ در رشتهٔ فیزیک دانشگاه کپنهاگ نام‌نویسی کرد. در دانشگاه نیلز با انجام آزمایشهایی دربارهٔ نیروی کشش سطحی آب و اندازه‌گیری آن نیرو، توانست خود را برتر از دیگران نشان دهد و به پاس انجام آن کار، مدال طلای آکادمی علوم و ادبیات دانمارک را به‌دست‌آورد. وی در سال ۱۹۱۱ با نوشتن پایان‌نامه‌ای دربارهٔ نظریهٔ الکترونی فلزات که تأکید آن بر نارسایی‌های فیزیک کلاسیک درتوضیح رفتار ماده در سطح اتمی بود درجهٔ دکترای خود را دریافت کرد. نوشتن آن پایان‌نامه آغازی بر تحقیقات بعدی او بود.
بور در سال‌های جنگ جهانی دوم نیز فعالیت‌های جدی داشت. او پس از فرارهای متعدد از دست نازیها سرانجام به پروژه‌ی منهتن ملحق شد و در توسعه‌ی سلاح‌های اتمی با آمریکایی‌ها همکاری کرد. او در تاسیس بنیاد CERN نیز نفش داشت و به‌عنوان اولین رئیس انجمن فیزیک نظری شمال اروپا در سال ۱۹۵۷ انتخاب شد.
تولد و تحصیل
نیلز بور در تاریخ ۷ اکتبر ۱۸۸۵ در پایتخت دانمارک یعنی شهر کپنهاگ به دنیا آمد. او فرزند دوم از یک خانواده‌ی سه‌فرزندی تقریبا مرفه در این شهر بود. پدرش کریستین بور یک پروفسور فیزیولوژی مشهور بود که در سال‌های بعد دو بار نامزد جایزه‌ی نوبل شد. مادرش الن ادلر دختر یک سیاستمدار ثروتمند دانمارکی بود. پدر او یک مسیحی لوتران و مادرش نیز یهودی بود. البته آموزه‌های مذهبی حضور چندانی در خانواده‌ی بور نداشتند.
پدر و مادر نیلز حساسیت خاصی روی تحصیل و تربیت فرزندان خود داشتند. نیلز تا سن ۷ سالگی در منزل آموزش می‌دید و سپس به مدرسه‌ی گاملهلم گرامر رفت. او دوران ابتدایی و دبیرستان خود را در این مدرسه و تحت تعلیمات و قوانین دشوار آن گذراند. نکته‌ی مهم در دوران کودکی فرزندان خانواده‌ی بور، آشنایی با اساتید بزرگ دانشگاه کپنهاگ بوده است. فرزندان از حضور این اساتید و بحث‌های آنها با پدر پیرامون علوم، فلسفه و هنر استفاده می‌کردند.
نیلز بور در خانواده‌ای ثروتمند متولد شد و از آموزش‌های عالی بهره می‌برد
نیلز در دوران تحصیل در عموم دروس موفق بود اما تنها در درس زبان دانمارکی و بخش نوشتاری آن مشکل داشت. مهارت او در ریاضیات نیز باعث شد تا به زمینه‌های دیگر علوم جذب شود. پس از مدتی نیلز به فیزیک جذب شد و پس از کسب مهارت زیاد، حتی در سنین نوجوانی ایرادات کتاب‌های درسی را نیز شناسایی و برطرف می‌کرد. نیلز از لحاظ بدنی هم قوی بود و به‌عنوان یک دانش‌آموز شرور در بسیاری از دعواهای داخل مدرسه دخالت داشت.
اگرچه نیلز بور بعدها به یکی از اسطوره‌های فیزیک نظری تبدیل شد، در دوران کودکی و نوجوانی بیشتر به آزمایش و تجربه‌ی علوم علاقه داشت. او همیشه به همراه برادر کوچکترش مشغول ساختن چیزهایی در کارگاه خانگی بود. پدر نیلز متوجه استعداد بالای او شده بود و معتقد بود پسرش روزی دانشمند بزرگی خواهد شد. البته هیچ‌یک از والدین دوست نداشتند پسرشان تنها در یک زمینه‌ی علمی پیشرفت کند و به همین دلیل او را در زمینه‌های فرهنگی و ورزشی نیز تقویت کردند.
پدر خانواده‌ی بور علاقه‌ی شدیدی به آثار نویسنده‌ی آلمانی گوته داشت. او بخش‌هایی طولانی از اثر فاوست این نویسنده را برای فرزندان خود می‌خواند. بعلاوه او به فوتبال هم علاقه داشت و فرزندانش را به انجام این ورزش در مدرسه و دانشگاه تشویق می‌کرد. نیلز در نهایت یک دروازه‌بان موفق شد و برادر کوچکترش هارالد نیز با راهیابی به تیم ملی کشور دانمارک در مسابقات المپیک مدال نقره کسب کرد.
تحصیل در دانشگاه
نیلز بور در سال ۱۹۰۳ و در سن ۱۷ سالگی از دبیرستان فارغ‌التحصیل شد. او در همان سال وارد دانشگاه کپنهاگ شد و در رشته‌های نجوم، شیمی، ریاضیات و فیزیک به تحصیل پرداخت.
نیلز بور در سنین جوانی
در فوریه‌ی سال ۱۹۰۵ و در خلال تحصیلات دانشگاهی بور، آکادمی سلطنتی علوم دانمارک مسابقه‌ای ترتیب داد که طی آن به برترین مقاله‌ی تحقیقاتی در زمینه‌ی محاسبه‌ی کشش سطحی مایعات، مدال طلا اهدا می‌شد. این مسابقه برای دانشجویان نبود و تنها دانشمندان با تجربه در آن شرکت می‌کردند. به‌هرحال نیلز که از استعداد خود در فیزیک مطلع بود تصمیم گرفت در این رقابت شرکت کند.
شانس نیلز در تحصیل و تحقیق، پدر دانشمندش بود. او به پسرش اجازه داد که از آزمایشگاه فیزیک استفاده کند. نیلز چندین ماه شبانه روز برای این تحقیقات کار کرده و در نهایت ابزار اختصاصی خود را برای اندازه‌گیری طراحی کرد. پدرش که متوجه علاقه و درگیری شدید او به آزمایشات شده بود، به نیلز پیشنهاد داد که آزمایش را متوقف کرده و نوشتن متن تحقیقاتی را شروع کند. سرانجام نیلز این مقاله را در اکتبر سال ۱۹۰۶ به اتمام رساند و مدال طلا را دریافت کرد. این مدال یکی از باارزش‌ترین جوایز علمی برای یک دانشجو بود. برنده‌ی دیگر این مدال، پیدر پدرسن بود که در سال‌های بعدی به استاد رشته‌ی برق تبدیل شد. نیلز بور در سال ۱۹۰۷ در مقطع کارشناسی از دانشگاه فارغ‌التحصیل شد.
مدالی طلای انجمن سلطنی علوم دانمارک، اولین افتخار علمی این دانشمند در جوانی بود
بور در خلال سال‌های ۱۹۰۷ تا ۱۹۱۱ مدرک کارشناسی ارشد و دکترای خود را در رشته‌ی فیزیک دریافت کرد. او در تحقیقات دانشگاهی خود تمرکز ویژه‌ای روی نظریه‌ی الکترونی فلزات داشت. نکته‌ی مهم این که دوران تحصیل بور، دورانی طلایی در مباحث فیزیک نظری بود. در سال ۱۸۹۷ جی‌جی تامسون الکترون را کشف کرده بود و در سال ۱۸۹۸ ارنست رادرفورد ذرات آلفا و بتای ساطع شده از اورانیم را معرفی کرد. بعلاوه در سال ۱۹۰۵ و زمانی که بور مشغول تحقیق برای مدال طلای مشهور خود بود، آلبرت اینشتین ایده‌های مهمی را در ۴ مقاله‌ی جاودانه‌ی خود مطرح کرده بود: حرکت براونی، همبستگی ماده و انرژی، اثر فتوالکتریک و نسبیت خاص. اتفاق مهم دیگر نیز کشف هسته‌ی اتم در سال ۱۹۰۹ توسط ارنست رادرفورد بود. با توجه به این اتفاقات به این نکته پی می‌بریم که بور در زمان تحصیلات تکمیلی و پس از آن، آماده‌ی ایستادن بر شانه‌های غول‌های علم فیزیک بوده است.
فعالیت‌های تحقیقاتی
نیلز بور پس از فارغ‌التحصیلی شانس انجام تحقیقات پس از دوره‌ی دکترا در آزمایشگاه مشهور جی‌جی تامسون در دانشگاه کمبریج انگلستان را پیدا کرد. او در سال ۱۹۱۱ به این آزمایشگاه رفت و شروع بدی با تامسون داشت. او در اولین ملاقات‌ها با این دانشمند بزرگ به اشتباهی از او اشاره کرد و برای اثبات صحبت خود نیز مثالی از کتاب تامسون به خودش نشان داد. این برخورد اولیه موجب شکل‌گیری رابطه‌ای نه‌چندان مناسب میان این دو دانشمند شد و در نهایت بور فایده‌ای از مدت زمان حضور خود در آزمایشگاه تامسون نبرد.
در پایان آن سال، بور با دانشمند بزرگ دیگری یعنی ارنست رادرفورد در آزمایشگاه شخصی او در دانشگاه منچستر دیدار کرد. پس از این دیدار بور از رادرفورد درخواست کرد که برای ادامه‌ی تحقیقات نزد او بیاید و با قبول این پیشنهاد از طرف رادرفورد، بور در مارس سال ۱۹۱۲ به شهر منچستر رفت. همکاری با رادرفورد نقطه‌ی عطفی در زندگی او بود. او از همکاری با یک مربی الهام‌بخش و همچنین یک دوست عالی در سال‌های بعد بهره‌مند شد. این دو دانشمند رابطه‌ی عمیق خانوادگی نیز با هم داشتند که ۲۵ سال تا زمان مرگ رادرفورد ادامه یافت.
رادرفورد در سال ۱۹۰۸ به‌خاطر فعالیت‌هایش در زمینه‌ی رادیواکتیو، جایزه‌ی نوبل شیمی را برده بود. او در سال ۱۹۰۹ هسته‌ی اتم را کشف کرد. با وجود اعتبار بالای رادرفورد، نظریه‌ی او مبنی بر تشکیل شدن اتم از هسته‌ای با بار مثبت و الکترون‌های منفی در اطراف آن، با استقبال خوبی از طرف فیزیکدانان دیگر روبرو نشد. در مقابل بور مجذوب ایده‌ی اتمی او شد و خصوصا به رفتار الکترون‌ها که موضوع تز دکترای خودش بود نیز علاقه‌ی شدیدی نشان داد.
بور در سال پاییز ۱۹۱۲ به دانمارک بازگشت تا روی دو ایده‌ی اصلی خود کار کند. هدف اولیه‌ی او کشف رفتار الکترون‌ها در اتم و هدف دوم، تعیین مدلی فیزیکی بر اساس مدل اتمی رادرفورد بود. او علاقه بسیار زیادی به انرژی مثبت، اشتیاق و دانش رادرفورد داشت و با تحسین گروه علمی هماهنگ و پرانرژی او، رویای تشکیل چنین گروه تحقیقاتی در کپنهاگ را نیز در سر می‌پروراند.
تفکری جدید در مورد اتم‌ها
با بازگشت به کپنهاگ، بور مشعول تدریس در دانشگاه این شهر شد. در همین منوال، تحقیقات نظری او در مورد جایگاه الکترون‌ها در اتم ادامه داشت. بور در ابتدا می‌دانست که نظریه‌ی رادرفورد با فیزیک کلاسیک هم‌خوانی ندارد. فیزیک کلاسیک معتقد بود در مدل رادرفورد الکترون‌ها با بار منفی از خود انرژی ساطع می‌کنند و به هسته با بار مثبت جذب می‌شوند و در نتیجه، مدل رادرفورد ناپایدار است. به همین دلیل، بور در تز دکترای خود عنوان کرد که فیزیک کلاسیک توانایی تشریح رفتارها در ابعاد اتمی را ندارد.
پس از رسیدن به این نتیجه، بور برای حل رفتار به ظاهر غیرممکن الکترون‌ها به سراغ نظریه‌های مدرن‌تر و فیزیک کوانتومی مکس پلانک و آلبرت اینشتین رفت. فیزیک کوانتوم به این نکته اشاره می‌کرد که وقتی یک جسم حرارت را امواج نورانی از خود متصاعد می‌کند، این تصاعد نه به صورت دنباله‌دار بلکه به‌صورت بسته‌هایی از انرژی موجی ایجاد می‌شود. اینشتین این بسته‌ها را فوتون نامگذاری کرد. فوتون‌ها هم مانند دیگر امواج سرعت، فرکانس و طول موج خاص خود را دارند. نظریه‌ی پلانک نیز که ذات نظریه‌ی کوانتوم را تشکیل می‌دهد، معتقد بود فوتون‌ها و در نتیجه نور، تنها اجازه‌ی داشتن مقدارهای مشخصی انرژی دارند و مقدارهای دیگر برای آنها ممنوع است (فرمول E=hf).
بور هرچه که روی این موارد مطالعه کرده و با همکاران و دانشمندان دیگر بحث می‌کرد، نمی‌توانست نظریه‌ی کوانتوم (یا حالت‌های مجاز و غیرمجاز) را به رفتار الکترون‌ها درون اتم مرتبط کند. در نهایت در سال ۱۹۱۳ اتفاق مهمی در تحقیقات بور افتاد. او در این سال با سری بالمر و فرمول بالمر آشنا شد. بالمر در سال ۱۸۸۵ و با آزمایش روی امواج پخش شده از هیدروژن داغ به فرمول بزرگ خود رسیده بود. بور با استفاده از نظریه‌ی کوانتوم توانست فرمول بالمر را اثبات کند و قدم اصلی در شکل‌گیری مکانیک کوانتوم (فیزیک در ابعاد اتمی) را برداشت.
بور معتقد بود فرمول پلانک عامل اصلی در توضیح رفتار الکترون‌ها در اتم است. از نظر او همان‌طور که انرژی در بسته‌های ثابت و مشخص پخش می‌شد، الکترون‌ها نیز مقادیر ثابت و مشخصی از انرژی داشته و مقادیر دیگر برای آنها ممنوع بود. محاسبه‌ی این مقادیر نیز با فرمول بالمر انجام می‌شد.
در نهایت، تحقیقات بور اتم را شبیه به یک منظومه‌ی شمسی ترسیم می‌کرد. مانند گردش سیارات به دور خورشید، الکترون‌ها نیز در مدارهای مشخص و ثابت به دور هسته می‌چرخند. هرچه الکترون از هسته دورتر باشد، سطح انرژی آن بالاتر خواهد بود. تنها تفاوت این مدل با منظومه‌ی شمسی این است که بیش از یک الکترون اجازه‌ی حضور در یک مدار مشخص را دارند.
مدل جدید بور یکی از مشکلات قدیمی دانشمندان در مورد چگونگی جذب و انتشار نور توسط مواد را حل کرد. بور گفته بود الکترون‌ها در مدارهای مشخص در حال گردش هستند اما می‌توانند با جذب نور از یک سطح به سطحی بالاتر بروند. بعلاوه آنها می‌توانند با انتشار نور (فوتون)، انرژی خود را از دست داده و به مدار پایین‌تری بروند. ایم تحقیقات که در سال ۱۹۱۳ به اوج خود رسیدند، جایزه‌ی نوبل فیزیک را در سال ۱۹۲۲ برای بور به ارمغان آورد.
در نهایت مد بور برای اتم مدلی کامل با استفاده از نظریات کوانتومی بود که خصوصا برای اتم‌هایی با یک الکترون مانند هیدروژن کاربرد داشت. اگرچه بعدها این مدل بهبود یافته و با مدل‌های کامل‌تری جایگزین شد، تحقیقات بور را می‌توان مانند باز شدن درب اتم به روی نظریه‌ی کوانتوم دانست. در سال‌های بعدی و در دهه‌ی ۱۹۲۰ دانشمندانی هعچون هایزنبرگ و شرودینگر نظریه‌ی بور را تکمیل کرده و طرحی دقیق‌تر از جایگاه الکترون در اتم ارائه کردند.
بور در خلال تحقیقات خود به این نتیجه رسید که خواص شیمیایی عناصر ارتباط نزدیکی با الکترون‌های موجود در پایدارترین مدار اتم دارد که با نام الکترون‌های ظرفیت شناخته می‌شوند. او با استفاده از این نظریه، بخش زیادی از ساختار جدول تناوبی عناصر را توضیح داد و مبحثی جدید به نام شیمی کوانتوم را معرفی کرد.
بور در سال ۱۹۱۳ سه مقاله‌ی جامع در مورد کوانتوم منتشر کرد که بعدها به اصول نظریه‌ی قدیمی کوانتوم مشهور شدند. این مقاله‌ها شهرت او به‌عنوان فیزیکدان را با اعتبار کوانتومی‌اش ترکیب کرده و زمینه را برای شهرت جهانی‌اش فراهم کردند. او سمینارهایی را در دانشگاه گوتینگن برگزار کرد و پس از مدتی به دعوت دوستش رادرفورد برای ادامه‌ی تحقیقات به منچستر رفت. شروع جنگ جهانی اول تاثیری عمیق در ارتباطات و تحقیقات دانشمندان داشت اما بور با تمام قوا از ۱۹۱۴ تا ۱۹۱۶ در منچستر ماند و به تحقیق پرداخت. او در این دوران در دانشگاه ویکتوریا در منچستر نیز به تدریس مشغول بود.
بور بار دیگر به کپنهاگ بازگشت و این بار به‌عنوان اولین عضو هیئت علمی دانشگاه این شهر در رشته‌ی فیزیک نظری به فعالیت پرداخت. او از سرمایه‌ی شخصی برای تاسیس موسسه‌ی تحقیقات فیزیک نظری در این دانشگاه استفاده کرد و دانشمندان بزرگی همچون هایزنبرگ تحت تعلیم او در موسسه‌‌ای که بعدا به نام موسسه‌ی علمی نیلز بور شناخته شد، به تحصیل و تحقیق پرداختند. بور تا سال ۱۹۶۲ به‌عنوان رئیس این موسسه فعالیت می‌کرد.
تفسیر کپنهاگی مکانیک کوانتوم
با توسعه‌ی نظریه‌ی کوانتوم، بحث‌های متعددی در مورد تفسیر این علم به جریان افتاد. یکی از این بحث‌ها و اختلاف نظرها میان اینشتین و بور بود. آنها بحث‌هایی جدی پیرامون تصادفی بودن یا نبودن پدیده‌ها در جهان هستی داشتند. اینستین مخالف و بور موافق اتفاقی بودن برخی پدیده‌ها در جهان بودند. امروزه بسیاری از فیزیکدانان با عقیده‌ی بور موافق هستند و برخی پدیده‌های جهانی را تصادفی می‌دانند.
سه نفر از برجسته‌ترین دانشمندان فیزیک قرن بستم یعنی نیلز بور، ورنر هایزنبرگ و ولفگانگ پائولی تاثیرات عمیقی در تفسیر کپنهاگی مکانیک کوانتوم داشتند. در این میان پائولی مانند یک میانجی بین هایزنبرگ و بور عمل می‌کرد. این استاد و شاگرد برخی اوقات آن‌چنان در تفسیر کوانتوم با هم مخالفت می‌کردند که قادر به صحبت کردن رو در رو نبودند. در نهایت از این ظرف جوشان اختلاف عقاید در مورد مکانیک کوانتوم، ۴ نظریه‌ی اساسی تفسیر کپنهاگی پدیدار شد. این نظریه‌ها شامل اصول مکملیت بور یا اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، شرایط دوگانه‌ی ذره-موج، استفاده از احتمالات در تفسیر رفتار امواج و در نهایت ترکیب مکانیک کوانتوم با مکانیک کلاسیک در اعداد کوانتومی بزرگ بودند.
در نهایت با تمامی تفاسیر و برداشت‌ها و از مکانیک کوانتوم و حتی ترکیب آن با فلسفه، امروز این علم به اصلی پایه‌ای در درک رفتار ذرات در مقیاس اتمی تبدیل شده است.
جیمز چادویک در سال ۱۹۳۲ و در آزمایشگاه رادرفورد ذره‌ی نوترون را کشف کرد. این کشف، بور را به مطالعه‌ی بیشتر در مورد هسته‌ی اتم علاقه‌‌مند کرد. واکنش‌های هسته‌ای توجه این دانشمند را به خود جلب کردندو از همه مهم تر واکنش‌هایی که در آن هسته‌ی اتم با نوترون‌ها بمباران می‌شود تا هسته‌ای رادیواکتیو تولید کند (واکنش‌های گیراندازی نوترونی)، از موارد مورد علاقه‌ی نیلز بور بودند.
بور از نتایج تحقیقات دانشمندان دیگر در این زمینه راضی نبود و به همین دلیل تحقیقات خود را در سال‌های ۱۹۳۴ و ۱۹۳۵ با جدیت روی هسته‌ی اتم دنبال کرد. او برای این منظور بار دیگر از مهارت جذب سرمایه‌ی خود استفاده کرده و برای پروژه‌ای جدید به بنیاد راکفلر مراجعه کرد. برنامه‌ی زیست‌شناسی تجربی این بنیاد برای بهبود تحقیق و شرایط علوم زیستی طراحی شده بود. نیلز با همکاری هوسی و زیست‌شناس دانمارکی آگوست کرو برای ساخت یک شتاب‌دهنده‌ی ذره‌ی آزمایشگاهی درخواست سرمایه کرد.
بور قصد داشت تا از این شتاب‌دهنده جهت مطالعه‌ی فیزیک هسته‌ای استفاده کند. در کنار تحقیقات او، این شتاب‌دهنده ایزوتوپ‌های موثر در فرآیندهای زیستی را نیز تولید می‌کرد. در نتیجه این سیستم برای بهبود فرآیندهای تشخیص هسته‌ای که هوسی اختراع کرده بود نیز مفید بود. علاوه بر بنیاد راکفلر، سرمایه‌گذاران دانمارکی نیز در این پروژه سهیم بودند.
تفسیر هسته‌ی اتم به‌صورت قطره‌ی مایع، تئوری شکاف هسته‌ای را تکمیل کرد
در نهایت او نظریه‌ی هسته‌ی مرکب را در سال ۱۹۳۶ ارائه کرد. او اعتقاد داشت زمانی که یک نوترون وارد هسته می‌شود، با تعداد زیادی نوترون و پروتون حاضر در هسته برخورد می‌کند. نتیجه‌ی این برخوردهای یک هسته‌ی مرکب نیمه‌پایدار است. در نهایت این هسته به خاطر برخوردهای فراوان داخلی مجبور به از دست دادن انرژی می‌شود که آن را با انتشار اشعه‌ی گاما یا نور انجام می‌دهد. نظرات بور در این زمینه تا دو دهه معتبر بودند تا این که در دهه‌ی ۱۹۵۰ پسرش آگه بور فرمولی بهینه برای این نظریه ارائه کرد و در سال ۱۹۷۵ جایزه‌ی نوبل فیزیک را دریافت کرد.
دانشمند مشهور دانمارکی در سال ۱۹۳۹ با همکاری جان ویلر نظریه‌ی هسته‌ی اتم به شکل قطره‌ی مایع را تدوین کرد. طبق این نظریه، هسته‌ی اتم مانند یک قطره‌ی مایع دوّار و غیرقابل تراکم است که توسط کشش سطحی شکل خود را حفظ می‌کند. در این نظریه همان‌طور که قطره‌ی مایع قابلیت تغییر شکل دادن از حالت کروی دارد و قطره‌های بزرگ هم به قطره‌های کوچک تقسیم می‌شوند، هسته‌های بزرگ اتم مانند اورانیم نیز قابلیت تقسیم شدن دارند. این تقسیم همان شکافت هسته‌ای است که منبع انرژی برای بمب‌های اتم و نیروگاه‌های هسته‌ای را تامین می‌کند. مدل قطره‌ی مایع موفقیت‌های بزرگی برای توجیه ساختار و خواص هسته‌های سنگین مانند اورانیم داشت.
بور پس از نتیجه‌گیری در مورد شکافت هسته‌ی اتم، به پتانسیل‌های خطرناک آن برای ساخت بمب پی برد. البته او در سخنرانی‌هایی در دانمارک و نروژ به این نکته اشاره کرد که مشکلات فنی، زمان ساخت بمب را بسیار طولانی خواهند کرد. حتی زمانی که هایزنبرگ در سال ۱۹۴۱ از نقشش در پروژه‌ی بمب اتم آلمان به بور خبر داد، باز هم دانشمند دانمارکی بر عقیده‌ی خود پافشاری می‌کرد.
پروژه منهتن
دانمارک در آوریل سال ۱۹۴۰ مورد تهاجم نیروهای نازی قرار گرفت. مادر بور یهودی بود و او در معرض تهدیدات ارتش نازی قرار داشت. خوشبختانه در ابتدای این تجاوز خطری متوجه این دانشمند نشد. البته در سال ۱۹۴۳، نازیها تصمیم گرفتند که یهودی‌های دانمارک را به کمپ‌‌ها منتفل کنند. در این میان بور پیغامی مبنی بر تصمیم نازیها برای دستگیری‌اش دریافت کرده و سریعا به همراه خانواده به سوئد فرار کرد. سوئد در آن زمان در جنگ بی‌طرف بود و مورد هجوم نازیها نیز قرار نگرفته بود.
نیلز بور به همراه پسرش آگه در سال ۱۹۴۳ با پروازی به بریتانیا رفتند. همسر او یعنی مارگارت تا پایان جنگ در سوئد ماند. نکته‌ی مهم در این فرار، پرواز بور با هواپیمایی بمب‌افکن از فراز نروژ تحت اشغال نازیها بود. این پرواز در ارتفاع بلند انجام می‌شد و بور ۵۸ ساله در بخش نگهداری بمب‌ها بود. پس از مدتی اکسیژن کافی به او نرسید و بیهوش شد. خلبان که متوجه حالت بور شده بود ارتفاع پرواز را کم کرد و در زمان فرود آمدن، او هوشیاری خود را به‌دست آورد.
این پدر و پسر پس از رسیدن به منطقه‌ی امن انگلستان، شروع به انجام تحقیقات علمی برای دولت این کشور کردند. تحقیقات اصلی آنها در پروژه‌ی بمب اتم به رهبری جیمز چادویک بود. بور ابتدا اعتقادی به این پروژه نداشت اما پس از کسب اطلاع از موفقیت آلمانی‌ها در دستیابی به فناوری‌های اولیه، با چادویک همکاری کرد.
در سال ۱۹۴۴ پدر و پسر بور وارد پروژه‌ی منهتن شدند و زمان زیادی را در ایالات متحده‌ی آمریکا و لندن به این پروژه مشغول بودند. یکی از وظایف اصلی نیلز بور در این پروژه، راهنمایی و مدیریت دانشمندان جوان‌تر بود. نام‌های سرّی این دو دانشمند در خلال پروژه‌ی منهتن، نیکولاس بیکر و جیمز بیکر بود. نیلز بور پس از جنگ فعالیت‌هایی جدی در جهت صلح انجام داد و در انواع رویدادها در حمایت از استفاده‌ی صلح‌آمیز از انرژی هسته‌ای شرکت کرد.
بور که در دوران جنگ و تبعید متوجه اهمیت بمب اتم در معادلات بین‌المللی شده بود، برای پیشگیری از تشکیل ارتش‌های هسته‌ای پیشنهاد داد که نیروی دیگر متفقین یعنی شوروی نیز از جزئبات پروژه‌ی منهتن مطلع شود. او کمپینی به این منظور راه انداخت و حتی با نخست وزیر انگلیس وینستون چرچیل و رئیس جمهور آمریکا فرانکلین روزولت دیدارهایی داشت. این افراد هیچ‌کدام در مورد ایده‌ی او قانع نشدند و حتی چرچیل این دانشمند را به جاسوسی برای روس‌ها متهم کرد. به‌هرحال بور به تلاش‌های خود حتی به‌صورت مخفیانه ادامه داده و مکاتبات دیگری با دولتمردان کشورها و سازمان ملل متحد انجام داد. او در صحبت‌های خود طرحش را با نام Open World معرفی می‌کرد.
پس از بمباران اتمی ژاپن در آگوست سال ۱۹۴۵، بور نیز مجوز بازگشت به کشورش را دریافت کرد. استقبال خوبی از او در دانمارک شد و حتی برخی رسانه‌ها او را مخترع دانمارکی بمب اتم نامیدند. نیلز بور پس از جنگ و در کنار توسعه‌ی موسسه‌ی تحقیقاتی خود، تلاش‌هایی جدی برای تاسیس موسسه‌ی تحقیقاتی Risø در نزدیکی کپنهاگ انجام داد. این موسسه به‌منظور انجام تحقیقات برای توسعه‌ی نیروگاه‌های هسته‌ای تاسیس شد که البته هیچ‌گاه به نتیجه‌ی نهایی نرسید.
او در سال ۱۹۵۴ یکی از اعضای اصلی و تاثیرگذار سازمان اروپایی تحقیقات هسته‌ای یا CERN بود.
زندگی شخصی، مرگ و افتخارات
نیلز بور در یکم آگوست سال ۱۹۱۲ در کپنهاگ با مارگارت نورلاند، خواهر ریاضی‌دان مشهور نیلز اریک نورلاند ازدواج کرد.آنها ۶ پسر داشتند که آگه از همه مشهورتر شد. در این میان دو پسر خانواده نیز در حادثه جان خود را از دست دادند.
حمایت از پناهندگان جنگی از یادگارهای اخلاقی این دانشمند دانمارکی است
یکی از نکات مهم زندگی بور، حمایت او از پناهندگان بوده است. او در سال ۱۹۳۳ و با قدرت گرفتن آدولف هیتلر در حزب نازی، عواقب آن را پیش‌بینی کرد. او با مشاهده‌ی همکاران یهودی‌اش در آلمان که شغل خود را از دست داده و امیدی به آینده نداشتند، به فکر راه‌حلی اساسی افتاد. او با استفاده از ارتباطاتش با سازمان‌های مردم‌نهای خصوصا کمیته‌ی حمایت از مهاجران در دانمارک، فیزیکدانان را از آلمان خارج می‌کرد تا مدتی را در موسسه‌ی تحقیقاتی او مشغول به کار باشند و سپس به کشورهای دیگر (عموما آمریکا) برای اقامت دائم مهاجرت کنند.
نیلز بور از سال ۱۹۳۸ تا زمان مرگ به‌عنوان مدیر آکادمی سلطنتی علوم دانمارک مشغول به فعالیت بود. این دانشمند دانمارکی در سال ۱۹۶۲ و در سن ۷۷ سالگی در خانه‌اش در کپنهاگ بر اثر حمله‌ی قلبی از دنیا رفت. خاکستر جسد او در قبرستان Assistens کپنهاگ در کنار والدین و برادر کوچکترش هارالد دفن شد.
جوایز و افتخارات
انجمن سلطنتی علوم لندن در سال ۱۹۲۱ جایزه‌ی بزرگ هیوز را به این دانشمند اهدا کرد. این انجمن یکبار دیگر در سال ۱۹۳۸ مدال کاپلی را به بور اهدا کرد. جایزه‌ی نوبل فیزیک نیز در سال ۱۹۲۲ به‌خاطر خدمات او در بررسی ساختار اتم و تابش‌های آن، به بور اهدا شد. انجمن علوم ایتالیا در سال ۱۹۳۳ مدال ماتیوچی را به این دانشمند اهدا کرد. جوایز بعدی در سال‌های ۱۹۲۶ و ۱۹۳۰ به‌ترتیب از طرف موسسه‌ی فرانکلین فیلادلفیا و تحت عنوان مدال فرانکلین و مدال مکس پلانک به نیلز بور تعلق گرفتند.
از دیگر جوایز و افتخارات این دانشمند اسطوره‌ای می‌توان به جایزه‌ی Atoms for Peace ایالات متحده‌ی آمریکا و Sonning Prize از دانشگاه کپنهاگ اشاره کرد که در سال ۱۹۵۷ به او تعلق گرفتند.
منابع :
www.zoomit.ir
fa.wikipedia.org
نیلز هنریک دیوید بودر (Niels Henrik David Bohr) فیزیکدان دانمارکی بود که تاثیراتی اساسی در تدوین مفاهیم ساختار اتم و نظریه‌ی کوانتوم داشت. او به خاطر این دستاورهای علمی در سال ۱۹۲۲ جایزه‌ی نوبل فیزیک را دریافت کرد. این دانشمند علاوه بر فعالیت‌های علمی و تحقیقاتی دستی بر فلسفه نیز داشت و جز مبلغان بزرگ تحقیقات علمی بوده است.
مدل اتمی بور یکی از بزرگترین دستاوردهای این فیزیکدان بود. او در این مدل اثبات کرد که سطوح انرژی الکترون‌ها در اتم گسسته هستند و الکترون‌ها در مدارهای ثابت به دور هسته‌ی اتم می‌گردند. در نطریه‌ی او الکترون‌ها می‌توانند از سطحی از انرژی یعنی یک مدار به سطحی دیگر یا مداری دیگر جابجا شوند. نکته‌ی مهم این که نظریه‌ی بور بعدها با نظریه‌های پیشرفته‌تر اتمی جایگزین شد اما اساس این نظریه، مسیر را برای پیشرفت‌های تاریخی علمی فراهم کرد. از دیگر اصول فیزیکی که توسط بور پایه‌گذاری شد، اصل مکملیت، یکی از اصول اساسی فیزیک کوانتوم است. این اصل در اغلب نظریات و تفکرات این دانشمند چه در مباحث علمی و چه در فلسفه تاثیر داشته است. در تعریف ساده این اصل برای هر جسمی دو حالت در نظر می‌گیرد، دقیقا مانند الکترون که می‌تواند هم ذره و هم موج باشد.
نیلز بور موسسه‌ی علمی فیزیک نظری را در سال ۱۹۲۰ در دانشگاه کپنهاگ تاسیس کرد که امروزه با نام موسسه‌ی نیلز بور شناخته می‌شود. از فیزیکدانان مشهور همکار و شاگرد این دانشمند می‌توان به هانس کرامرز، اسکار کلین، گئورگ دو هوسی و ورنر هایزنبرگ اشاره کرد. بور دستی نیز بر علم شیمی داشت و وجود عنصری شبیه به زیرکونیم را پیش‌بینی کرد. این عنصر بعدا کشف شد و به خاطر شهر محل کشف یعنی کپنهاگ، به نام لاتین این شهر یعنی هافنیم نامگذاری شد. در سال‌های بعد عنصر بوریم به افتخار این دانشمند بزرگ نامگذاری شد.
فیزیکدان دانمارکی بود که شهرت او بیشتر به علت ردکردن مدل اتمی ارنست رادرفورد و ابداع مدل اتمی خود است. او تلاش‌هایی بنیادی در زمینهٔ شناخت ساختار اتم و مکانیک کوانتوم داشت و برای همین تلاش‌هایش در سال ۱۹۲۲، به او جایزهٔ نوبل فیزیک داده شد. او مدل پیشنهادی اتم که مانند سامانهٔ خورشیدی بود (یک هسته در مرکز و الکترون‌ها پیرامونش در گردش) را گسترش داد، او بر روی نظریه‌اش در بستر مکانیک کوانتوم کار کرد و گفت که الکترون از یک تراز انرژی به صورت کمیتی گسسته و نه پیوسته، به یک تراز دیگر انرژی می‌پرد. بور با بسیاری از فیزیکدانان نامی در مؤسسه‌اش در کپنهاگ همکاری کرد. همچنین او عضو گروه فیزیکدانان بریتانیایی پروژهٔ منهتن بود. بور در سال ۱۹۱۲ ازدواج کرد و صاحب چند فرزند شد که یکی از پسرانش، آگه بوهر فیزیکدان بود و توانست در سال ۱۹۷۵ مانند پدرش، جایزهٔ نوبل را از آن خود کند.
نیلز هنریک دیوید بور در هفتم اکتبر سال ۱۸۸۵ میلادی در کپنهاگ دانمارک به دنیا آمد. پدر او کریستیان بور، استاد فیزیولوژی دانشگاه کپنهاگ و مادرش اِلن آلدر بور دختر یک خانوادهٔ یهودی دانمارکی و سرشناس در مراکز بانکی و پارلمانی بود. خانوادهٔ بور کلیسا نمی‌رفتند ولی مادر خانواده برخلاف اینکه یهودی بود توافق کرده بود که بچه‌ها مسیحی بارآورده شوند. بور در سال ۱۹۰۳ در رشتهٔ فیزیک دانشگاه کپنهاگ نام‌نویسی کرد. در دانشگاه نیلز با انجام آزمایشهایی دربارهٔ نیروی کشش سطحی آب و اندازه‌گیری آن نیرو، توانست خود را برتر از دیگران نشان دهد و به پاس انجام آن کار، مدال طلای آکادمی علوم و ادبیات دانمارک را به‌دست‌آورد. وی در سال ۱۹۱۱ با نوشتن پایان‌نامه‌ای دربارهٔ نظریهٔ الکترونی فلزات که تأکید آن بر نارسایی‌های فیزیک کلاسیک درتوضیح رفتار ماده در سطح اتمی بود درجهٔ دکترای خود را دریافت کرد. نوشتن آن پایان‌نامه آغازی بر تحقیقات بعدی او بود.
بور در سال‌های جنگ جهانی دوم نیز فعالیت‌های جدی داشت. او پس از فرارهای متعدد از دست نازیها سرانجام به پروژه‌ی منهتن ملحق شد و در توسعه‌ی سلاح‌های اتمی با آمریکایی‌ها همکاری کرد. او در تاسیس بنیاد CERN نیز نفش داشت و به‌عنوان اولین رئیس انجمن فیزیک نظری شمال اروپا در سال ۱۹۵۷ انتخاب شد.
تولد و تحصیل
نیلز بور در تاریخ ۷ اکتبر ۱۸۸۵ در پایتخت دانمارک یعنی شهر کپنهاگ به دنیا آمد. او فرزند دوم از یک خانواده‌ی سه‌فرزندی تقریبا مرفه در این شهر بود. پدرش کریستین بور یک پروفسور فیزیولوژی مشهور بود که در سال‌های بعد دو بار نامزد جایزه‌ی نوبل شد. مادرش الن ادلر دختر یک سیاستمدار ثروتمند دانمارکی بود. پدر او یک مسیحی لوتران و مادرش نیز یهودی بود. البته آموزه‌های مذهبی حضور چندانی در خانواده‌ی بور نداشتند.
پدر و مادر نیلز حساسیت خاصی روی تحصیل و تربیت فرزندان خود داشتند. نیلز تا سن ۷ سالگی در منزل آموزش می‌دید و سپس به مدرسه‌ی گاملهلم گرامر رفت. او دوران ابتدایی و دبیرستان خود را در این مدرسه و تحت تعلیمات و قوانین دشوار آن گذراند. نکته‌ی مهم در دوران کودکی فرزندان خانواده‌ی بور، آشنایی با اساتید بزرگ دانشگاه کپنهاگ بوده است. فرزندان از حضور این اساتید و بحث‌های آنها با پدر پیرامون علوم، فلسفه و هنر استفاده می‌کردند.
نیلز بور در خانواده‌ای ثروتمند متولد شد و از آموزش‌های عالی بهره می‌برد
نیلز در دوران تحصیل در عموم دروس موفق بود اما تنها در درس زبان دانمارکی و بخش نوشتاری آن مشکل داشت. مهارت او در ریاضیات نیز باعث شد تا به زمینه‌های دیگر علوم جذب شود. پس از مدتی نیلز به فیزیک جذب شد و پس از کسب مهارت زیاد، حتی در سنین نوجوانی ایرادات کتاب‌های درسی را نیز شناسایی و برطرف می‌کرد. نیلز از لحاظ بدنی هم قوی بود و به‌عنوان یک دانش‌آموز شرور در بسیاری از دعواهای داخل مدرسه دخالت داشت.
اگرچه نیلز بور بعدها به یکی از اسطوره‌های فیزیک نظری تبدیل شد، در دوران کودکی و نوجوانی بیشتر به آزمایش و تجربه‌ی علوم علاقه داشت. او همیشه به همراه برادر کوچکترش مشغول ساختن چیزهایی در کارگاه خانگی بود. پدر نیلز متوجه استعداد بالای او شده بود و معتقد بود پسرش روزی دانشمند بزرگی خواهد شد. البته هیچ‌یک از والدین دوست نداشتند پسرشان تنها در یک زمینه‌ی علمی پیشرفت کند و به همین دلیل او را در زمینه‌های فرهنگی و ورزشی نیز تقویت کردند.
پدر خانواده‌ی بور علاقه‌ی شدیدی به آثار نویسنده‌ی آلمانی گوته داشت. او بخش‌هایی طولانی از اثر فاوست این نویسنده را برای فرزندان خود می‌خواند. بعلاوه او به فوتبال هم علاقه داشت و فرزندانش را به انجام این ورزش در مدرسه و دانشگاه تشویق می‌کرد. نیلز در نهایت یک دروازه‌بان موفق شد و برادر کوچکترش هارالد نیز با راهیابی به تیم ملی کشور دانمارک در مسابقات المپیک مدال نقره کسب کرد.
تحصیل در دانشگاه
نیلز بور در سال ۱۹۰۳ و در سن ۱۷ سالگی از دبیرستان فارغ‌التحصیل شد. او در همان سال وارد دانشگاه کپنهاگ شد و در رشته‌های نجوم، شیمی، ریاضیات و فیزیک به تحصیل پرداخت.
نیلز بور در سنین جوانی
در فوریه‌ی سال ۱۹۰۵ و در خلال تحصیلات دانشگاهی بور، آکادمی سلطنتی علوم دانمارک مسابقه‌ای ترتیب داد که طی آن به برترین مقاله‌ی تحقیقاتی در زمینه‌ی محاسبه‌ی کشش سطحی مایعات، مدال طلا اهدا می‌شد. این مسابقه برای دانشجویان نبود و تنها دانشمندان با تجربه در آن شرکت می‌کردند. به‌هرحال نیلز که از استعداد خود در فیزیک مطلع بود تصمیم گرفت در این رقابت شرکت کند.
شانس نیلز در تحصیل و تحقیق، پدر دانشمندش بود. او به پسرش اجازه داد که از آزمایشگاه فیزیک استفاده کند. نیلز چندین ماه شبانه روز برای این تحقیقات کار کرده و در نهایت ابزار اختصاصی خود را برای اندازه‌گیری طراحی کرد. پدرش که متوجه علاقه و درگیری شدید او به آزمایشات شده بود، به نیلز پیشنهاد داد که آزمایش را متوقف کرده و نوشتن متن تحقیقاتی را شروع کند. سرانجام نیلز این مقاله را در اکتبر سال ۱۹۰۶ به اتمام رساند و مدال طلا را دریافت کرد. این مدال یکی از باارزش‌ترین جوایز علمی برای یک دانشجو بود. برنده‌ی دیگر این مدال، پیدر پدرسن بود که در سال‌های بعدی به استاد رشته‌ی برق تبدیل شد. نیلز بور در سال ۱۹۰۷ در مقطع کارشناسی از دانشگاه فارغ‌التحصیل شد.
مدالی طلای انجمن سلطنی علوم دانمارک، اولین افتخار علمی این دانشمند در جوانی بود
بور در خلال سال‌های ۱۹۰۷ تا ۱۹۱۱ مدرک کارشناسی ارشد و دکترای خود را در رشته‌ی فیزیک دریافت کرد. او در تحقیقات دانشگاهی خود تمرکز ویژه‌ای روی نظریه‌ی الکترونی فلزات داشت. نکته‌ی مهم این که دوران تحصیل بور، دورانی طلایی در مباحث فیزیک نظری بود. در سال ۱۸۹۷ جی‌جی تامسون الکترون را کشف کرده بود و در سال ۱۸۹۸ ارنست رادرفورد ذرات آلفا و بتای ساطع شده از اورانیم را معرفی کرد. بعلاوه در سال ۱۹۰۵ و زمانی که بور مشغول تحقیق برای مدال طلای مشهور خود بود، آلبرت اینشتین ایده‌های مهمی را در ۴ مقاله‌ی جاودانه‌ی خود مطرح کرده بود: حرکت براونی، همبستگی ماده و انرژی، اثر فتوالکتریک و نسبیت خاص. اتفاق مهم دیگر نیز کشف هسته‌ی اتم در سال ۱۹۰۹ توسط ارنست رادرفورد بود. با توجه به این اتفاقات به این نکته پی می‌بریم که بور در زمان تحصیلات تکمیلی و پس از آن، آماده‌ی ایستادن بر شانه‌های غول‌های علم فیزیک بوده است.
فعالیت‌های تحقیقاتی
نیلز بور پس از فارغ‌التحصیلی شانس انجام تحقیقات پس از دوره‌ی دکترا در آزمایشگاه مشهور جی‌جی تامسون در دانشگاه کمبریج انگلستان را پیدا کرد. او در سال ۱۹۱۱ به این آزمایشگاه رفت و شروع بدی با تامسون داشت. او در اولین ملاقات‌ها با این دانشمند بزرگ به اشتباهی از او اشاره کرد و برای اثبات صحبت خود نیز مثالی از کتاب تامسون به خودش نشان داد. این برخورد اولیه موجب شکل‌گیری رابطه‌ای نه‌چندان مناسب میان این دو دانشمند شد و در نهایت بور فایده‌ای از مدت زمان حضور خود در آزمایشگاه تامسون نبرد.
در پایان آن سال، بور با دانشمند بزرگ دیگری یعنی ارنست رادرفورد در آزمایشگاه شخصی او در دانشگاه منچستر دیدار کرد. پس از این دیدار بور از رادرفورد درخواست کرد که برای ادامه‌ی تحقیقات نزد او بیاید و با قبول این پیشنهاد از طرف رادرفورد، بور در مارس سال ۱۹۱۲ به شهر منچستر رفت. همکاری با رادرفورد نقطه‌ی عطفی در زندگی او بود. او از همکاری با یک مربی الهام‌بخش و همچنین یک دوست عالی در سال‌های بعد بهره‌مند شد. این دو دانشمند رابطه‌ی عمیق خانوادگی نیز با هم داشتند که ۲۵ سال تا زمان مرگ رادرفورد ادامه یافت.
رادرفورد در سال ۱۹۰۸ به‌خاطر فعالیت‌هایش در زمینه‌ی رادیواکتیو، جایزه‌ی نوبل شیمی را برده بود. او در سال ۱۹۰۹ هسته‌ی اتم را کشف کرد. با وجود اعتبار بالای رادرفورد، نظریه‌ی او مبنی بر تشکیل شدن اتم از هسته‌ای با بار مثبت و الکترون‌های منفی در اطراف آن، با استقبال خوبی از طرف فیزیکدانان دیگر روبرو نشد. در مقابل بور مجذوب ایده‌ی اتمی او شد و خصوصا به رفتار الکترون‌ها که موضوع تز دکترای خودش بود نیز علاقه‌ی شدیدی نشان داد.
بور در سال پاییز ۱۹۱۲ به دانمارک بازگشت تا روی دو ایده‌ی اصلی خود کار کند. هدف اولیه‌ی او کشف رفتار الکترون‌ها در اتم و هدف دوم، تعیین مدلی فیزیکی بر اساس مدل اتمی رادرفورد بود. او علاقه بسیار زیادی به انرژی مثبت، اشتیاق و دانش رادرفورد داشت و با تحسین گروه علمی هماهنگ و پرانرژی او، رویای تشکیل چنین گروه تحقیقاتی در کپنهاگ را نیز در سر می‌پروراند.
تفکری جدید در مورد اتم‌ها
با بازگشت به کپنهاگ، بور مشعول تدریس در دانشگاه این شهر شد. در همین منوال، تحقیقات نظری او در مورد جایگاه الکترون‌ها در اتم ادامه داشت. بور در ابتدا می‌دانست که نظریه‌ی رادرفورد با فیزیک کلاسیک هم‌خوانی ندارد. فیزیک کلاسیک معتقد بود در مدل رادرفورد الکترون‌ها با بار منفی از خود انرژی ساطع می‌کنند و به هسته با بار مثبت جذب می‌شوند و در نتیجه، مدل رادرفورد ناپایدار است. به همین دلیل، بور در تز دکترای خود عنوان کرد که فیزیک کلاسیک توانایی تشریح رفتارها در ابعاد اتمی را ندارد.
پس از رسیدن به این نتیجه، بور برای حل رفتار به ظاهر غیرممکن الکترون‌ها به سراغ نظریه‌های مدرن‌تر و فیزیک کوانتومی مکس پلانک و آلبرت اینشتین رفت. فیزیک کوانتوم به این نکته اشاره می‌کرد که وقتی یک جسم حرارت را امواج نورانی از خود متصاعد می‌کند، این تصاعد نه به صورت دنباله‌دار بلکه به‌صورت بسته‌هایی از انرژی موجی ایجاد می‌شود. اینشتین این بسته‌ها را فوتون نامگذاری کرد. فوتون‌ها هم مانند دیگر امواج سرعت، فرکانس و طول موج خاص خود را دارند. نظریه‌ی پلانک نیز که ذات نظریه‌ی کوانتوم را تشکیل می‌دهد، معتقد بود فوتون‌ها و در نتیجه نور، تنها اجازه‌ی داشتن مقدارهای مشخصی انرژی دارند و مقدارهای دیگر برای آنها ممنوع است (فرمول E=hf).
بور هرچه که روی این موارد مطالعه کرده و با همکاران و دانشمندان دیگر بحث می‌کرد، نمی‌توانست نظریه‌ی کوانتوم (یا حالت‌های مجاز و غیرمجاز) را به رفتار الکترون‌ها درون اتم مرتبط کند. در نهایت در سال ۱۹۱۳ اتفاق مهمی در تحقیقات بور افتاد. او در این سال با سری بالمر و فرمول بالمر آشنا شد. بالمر در سال ۱۸۸۵ و با آزمایش روی امواج پخش شده از هیدروژن داغ به فرمول بزرگ خود رسیده بود. بور با استفاده از نظریه‌ی کوانتوم توانست فرمول بالمر را اثبات کند و قدم اصلی در شکل‌گیری مکانیک کوانتوم (فیزیک در ابعاد اتمی) را برداشت.
بور معتقد بود فرمول پلانک عامل اصلی در توضیح رفتار الکترون‌ها در اتم است. از نظر او همان‌طور که انرژی در بسته‌های ثابت و مشخص پخش می‌شد، الکترون‌ها نیز مقادیر ثابت و مشخصی از انرژی داشته و مقادیر دیگر برای آنها ممنوع بود. محاسبه‌ی این مقادیر نیز با فرمول بالمر انجام می‌شد.
در نهایت، تحقیقات بور اتم را شبیه به یک منظومه‌ی شمسی ترسیم می‌کرد. مانند گردش سیارات به دور خورشید، الکترون‌ها نیز در مدارهای مشخص و ثابت به دور هسته می‌چرخند. هرچه الکترون از هسته دورتر باشد، سطح انرژی آن بالاتر خواهد بود. تنها تفاوت این مدل با منظومه‌ی شمسی این است که بیش از یک الکترون اجازه‌ی حضور در یک مدار مشخص را دارند.
مدل جدید بور یکی از مشکلات قدیمی دانشمندان در مورد چگونگی جذب و انتشار نور توسط مواد را حل کرد. بور گفته بود الکترون‌ها در مدارهای مشخص در حال گردش هستند اما می‌توانند با جذب نور از یک سطح به سطحی بالاتر بروند. بعلاوه آنها می‌توانند با انتشار نور (فوتون)، انرژی خود را از دست داده و به مدار پایین‌تری بروند. ایم تحقیقات که در سال ۱۹۱۳ به اوج خود رسیدند، جایزه‌ی نوبل فیزیک را در سال ۱۹۲۲ برای بور به ارمغان آورد.
در نهایت مد بور برای اتم مدلی کامل با استفاده از نظریات کوانتومی بود که خصوصا برای اتم‌هایی با یک الکترون مانند هیدروژن کاربرد داشت. اگرچه بعدها این مدل بهبود یافته و با مدل‌های کامل‌تری جایگزین شد، تحقیقات بور را می‌توان مانند باز شدن درب اتم به روی نظریه‌ی کوانتوم دانست. در سال‌های بعدی و در دهه‌ی ۱۹۲۰ دانشمندانی هعچون هایزنبرگ و شرودینگر نظریه‌ی بور را تکمیل کرده و طرحی دقیق‌تر از جایگاه الکترون در اتم ارائه کردند.
بور در خلال تحقیقات خود به این نتیجه رسید که خواص شیمیایی عناصر ارتباط نزدیکی با الکترون‌های موجود در پایدارترین مدار اتم دارد که با نام الکترون‌های ظرفیت شناخته می‌شوند. او با استفاده از این نظریه، بخش زیادی از ساختار جدول تناوبی عناصر را توضیح داد و مبحثی جدید به نام شیمی کوانتوم را معرفی کرد.
بور در سال ۱۹۱۳ سه مقاله‌ی جامع در مورد کوانتوم منتشر کرد که بعدها به اصول نظریه‌ی قدیمی کوانتوم مشهور شدند. این مقاله‌ها شهرت او به‌عنوان فیزیکدان را با اعتبار کوانتومی‌اش ترکیب کرده و زمینه را برای شهرت جهانی‌اش فراهم کردند. او سمینارهایی را در دانشگاه گوتینگن برگزار کرد و پس از مدتی به دعوت دوستش رادرفورد برای ادامه‌ی تحقیقات به منچستر رفت. شروع جنگ جهانی اول تاثیری عمیق در ارتباطات و تحقیقات دانشمندان داشت اما بور با تمام قوا از ۱۹۱۴ تا ۱۹۱۶ در منچستر ماند و به تحقیق پرداخت. او در این دوران در دانشگاه ویکتوریا در منچستر نیز به تدریس مشغول بود.
بور بار دیگر به کپنهاگ بازگشت و این بار به‌عنوان اولین عضو هیئت علمی دانشگاه این شهر در رشته‌ی فیزیک نظری به فعالیت پرداخت. او از سرمایه‌ی شخصی برای تاسیس موسسه‌ی تحقیقات فیزیک نظری در این دانشگاه استفاده کرد و دانشمندان بزرگی همچون هایزنبرگ تحت تعلیم او در موسسه‌‌ای که بعدا به نام موسسه‌ی علمی نیلز بور شناخته شد، به تحصیل و تحقیق پرداختند. بور تا سال ۱۹۶۲ به‌عنوان رئیس این موسسه فعالیت می‌کرد.
تفسیر کپنهاگی مکانیک کوانتوم
با توسعه‌ی نظریه‌ی کوانتوم، بحث‌های متعددی در مورد تفسیر این علم به جریان افتاد. یکی از این بحث‌ها و اختلاف نظرها میان اینشتین و بور بود. آنها بحث‌هایی جدی پیرامون تصادفی بودن یا نبودن پدیده‌ها در جهان هستی داشتند. اینستین مخالف و بور موافق اتفاقی بودن برخی پدیده‌ها در جهان بودند. امروزه بسیاری از فیزیکدانان با عقیده‌ی بور موافق هستند و برخی پدیده‌های جهانی را تصادفی می‌دانند.
سه نفر از برجسته‌ترین دانشمندان فیزیک قرن بستم یعنی نیلز بور، ورنر هایزنبرگ و ولفگانگ پائولی تاثیرات عمیقی در تفسیر کپنهاگی مکانیک کوانتوم داشتند. در این میان پائولی مانند یک میانجی بین هایزنبرگ و بور عمل می‌کرد. این استاد و شاگرد برخی اوقات آن‌چنان در تفسیر کوانتوم با هم مخالفت می‌کردند که قادر به صحبت کردن رو در رو نبودند. در نهایت از این ظرف جوشان اختلاف عقاید در مورد مکانیک کوانتوم، ۴ نظریه‌ی اساسی تفسیر کپنهاگی پدیدار شد. این نظریه‌ها شامل اصول مکملیت بور یا اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، شرایط دوگانه‌ی ذره-موج، استفاده از احتمالات در تفسیر رفتار امواج و در نهایت ترکیب مکانیک کوانتوم با مکانیک کلاسیک در اعداد کوانتومی بزرگ بودند.
در نهایت با تمامی تفاسیر و برداشت‌ها و از مکانیک کوانتوم و حتی ترکیب آن با فلسفه، امروز این علم به اصلی پایه‌ای در درک رفتار ذرات در مقیاس اتمی تبدیل شده است.
جیمز چادویک در سال ۱۹۳۲ و در آزمایشگاه رادرفورد ذره‌ی نوترون را کشف کرد. این کشف، بور را به مطالعه‌ی بیشتر در مورد هسته‌ی اتم علاقه‌‌مند کرد. واکنش‌های هسته‌ای توجه این دانشمند را به خود جلب کردندو از همه مهم تر واکنش‌هایی که در آن هسته‌ی اتم با نوترون‌ها بمباران می‌شود تا هسته‌ای رادیواکتیو تولید کند (واکنش‌های گیراندازی نوترونی)، از موارد مورد علاقه‌ی نیلز بور بودند.
بور از نتایج تحقیقات دانشمندان دیگر در این زمینه راضی نبود و به همین دلیل تحقیقات خود را در سال‌های ۱۹۳۴ و ۱۹۳۵ با جدیت روی هسته‌ی اتم دنبال کرد. او برای این منظور بار دیگر از مهارت جذب سرمایه‌ی خود استفاده کرده و برای پروژه‌ای جدید به بنیاد راکفلر مراجعه کرد. برنامه‌ی زیست‌شناسی تجربی این بنیاد برای بهبود تحقیق و شرایط علوم زیستی طراحی شده بود. نیلز با همکاری هوسی و زیست‌شناس دانمارکی آگوست کرو برای ساخت یک شتاب‌دهنده‌ی ذره‌ی آزمایشگاهی درخواست سرمایه کرد.
بور قصد داشت تا از این شتاب‌دهنده جهت مطالعه‌ی فیزیک هسته‌ای استفاده کند. در کنار تحقیقات او، این شتاب‌دهنده ایزوتوپ‌های موثر در فرآیندهای زیستی را نیز تولید می‌کرد. در نتیجه این سیستم برای بهبود فرآیندهای تشخیص هسته‌ای که هوسی اختراع کرده بود نیز مفید بود. علاوه بر بنیاد راکفلر، سرمایه‌گذاران دانمارکی نیز در این پروژه سهیم بودند.
تفسیر هسته‌ی اتم به‌صورت قطره‌ی مایع، تئوری شکاف هسته‌ای را تکمیل کرد
در نهایت او نظریه‌ی هسته‌ی مرکب را در سال ۱۹۳۶ ارائه کرد. او اعتقاد داشت زمانی که یک نوترون وارد هسته می‌شود، با تعداد زیادی نوترون و پروتون حاضر در هسته برخورد می‌کند. نتیجه‌ی این برخوردهای یک هسته‌ی مرکب نیمه‌پایدار است. در نهایت این هسته به خاطر برخوردهای فراوان داخلی مجبور به از دست دادن انرژی می‌شود که آن را با انتشار اشعه‌ی گاما یا نور انجام می‌دهد. نظرات بور در این زمینه تا دو دهه معتبر بودند تا این که در دهه‌ی ۱۹۵۰ پسرش آگه بور فرمولی بهینه برای این نظریه ارائه کرد و در سال ۱۹۷۵ جایزه‌ی نوبل فیزیک را دریافت کرد.
دانشمند مشهور دانمارکی در سال ۱۹۳۹ با همکاری جان ویلر نظریه‌ی هسته‌ی اتم به شکل قطره‌ی مایع را تدوین کرد. طبق این نظریه، هسته‌ی اتم مانند یک قطره‌ی مایع دوّار و غیرقابل تراکم است که توسط کشش سطحی شکل خود را حفظ می‌کند. در این نظریه همان‌طور که قطره‌ی مایع قابلیت تغییر شکل دادن از حالت کروی دارد و قطره‌های بزرگ هم به قطره‌های کوچک تقسیم می‌شوند، هسته‌های بزرگ اتم مانند اورانیم نیز قابلیت تقسیم شدن دارند. این تقسیم همان شکافت هسته‌ای است که منبع انرژی برای بمب‌های اتم و نیروگاه‌های هسته‌ای را تامین می‌کند. مدل قطره‌ی مایع موفقیت‌های بزرگی برای توجیه ساختار و خواص هسته‌های سنگین مانند اورانیم داشت.
بور پس از نتیجه‌گیری در مورد شکافت هسته‌ی اتم، به پتانسیل‌های خطرناک آن برای ساخت بمب پی برد. البته او در سخنرانی‌هایی در دانمارک و نروژ به این نکته اشاره کرد که مشکلات فنی، زمان ساخت بمب را بسیار طولانی خواهند کرد. حتی زمانی که هایزنبرگ در سال ۱۹۴۱ از نقشش در پروژه‌ی بمب اتم آلمان به بور خبر داد، باز هم دانشمند دانمارکی بر عقیده‌ی خود پافشاری می‌کرد.
پروژه منهتن
دانمارک در آوریل سال ۱۹۴۰ مورد تهاجم نیروهای نازی قرار گرفت. مادر بور یهودی بود و او در معرض تهدیدات ارتش نازی قرار داشت. خوشبختانه در ابتدای این تجاوز خطری متوجه این دانشمند نشد. البته در سال ۱۹۴۳، نازیها تصمیم گرفتند که یهودی‌های دانمارک را به کمپ‌‌ها منتفل کنند. در این میان بور پیغامی مبنی بر تصمیم نازیها برای دستگیری‌اش دریافت کرده و سریعا به همراه خانواده به سوئد فرار کرد. سوئد در آن زمان در جنگ بی‌طرف بود و مورد هجوم نازیها نیز قرار نگرفته بود.
نیلز بور به همراه پسرش آگه در سال ۱۹۴۳ با پروازی به بریتانیا رفتند. همسر او یعنی مارگارت تا پایان جنگ در سوئد ماند. نکته‌ی مهم در این فرار، پرواز بور با هواپیمایی بمب‌افکن از فراز نروژ تحت اشغال نازیها بود. این پرواز در ارتفاع بلند انجام می‌شد و بور ۵۸ ساله در بخش نگهداری بمب‌ها بود. پس از مدتی اکسیژن کافی به او نرسید و بیهوش شد. خلبان که متوجه حالت بور شده بود ارتفاع پرواز را کم کرد و در زمان فرود آمدن، او هوشیاری خود را به‌دست آورد.
این پدر و پسر پس از رسیدن به منطقه‌ی امن انگلستان، شروع به انجام تحقیقات علمی برای دولت این کشور کردند. تحقیقات اصلی آنها در پروژه‌ی بمب اتم به رهبری جیمز چادویک بود. بور ابتدا اعتقادی به این پروژه نداشت اما پس از کسب اطلاع از موفقیت آلمانی‌ها در دستیابی به فناوری‌های اولیه، با چادویک همکاری کرد.
در سال ۱۹۴۴ پدر و پسر بور وارد پروژه‌ی منهتن شدند و زمان زیادی را در ایالات متحده‌ی آمریکا و لندن به این پروژه مشغول بودند. یکی از وظایف اصلی نیلز بور در این پروژه، راهنمایی و مدیریت دانشمندان جوان‌تر بود. نام‌های سرّی این دو دانشمند در خلال پروژه‌ی منهتن، نیکولاس بیکر و جیمز بیکر بود. نیلز بور پس از جنگ فعالیت‌هایی جدی در جهت صلح انجام داد و در انواع رویدادها در حمایت از استفاده‌ی صلح‌آمیز از انرژی هسته‌ای شرکت کرد.
بور که در دوران جنگ و تبعید متوجه اهمیت بمب اتم در معادلات بین‌المللی شده بود، برای پیشگیری از تشکیل ارتش‌های هسته‌ای پیشنهاد داد که نیروی دیگر متفقین یعنی شوروی نیز از جزئبات پروژه‌ی منهتن مطلع شود. او کمپینی به این منظور راه انداخت و حتی با نخست وزیر انگلیس وینستون چرچیل و رئیس جمهور آمریکا فرانکلین روزولت دیدارهایی داشت. این افراد هیچ‌کدام در مورد ایده‌ی او قانع نشدند و حتی چرچیل این دانشمند را به جاسوسی برای روس‌ها متهم کرد. به‌هرحال بور به تلاش‌های خود حتی به‌صورت مخفیانه ادامه داده و مکاتبات دیگری با دولتمردان کشورها و سازمان ملل متحد انجام داد. او در صحبت‌های خود طرحش را با نام Open World معرفی می‌کرد.
پس از بمباران اتمی ژاپن در آگوست سال ۱۹۴۵، بور نیز مجوز بازگشت به کشورش را دریافت کرد. استقبال خوبی از او در دانمارک شد و حتی برخی رسانه‌ها او را مخترع دانمارکی بمب اتم نامیدند. نیلز بور پس از جنگ و در کنار توسعه‌ی موسسه‌ی تحقیقاتی خود، تلاش‌هایی جدی برای تاسیس موسسه‌ی تحقیقاتی Risø در نزدیکی کپنهاگ انجام داد. این موسسه به‌منظور انجام تحقیقات برای توسعه‌ی نیروگاه‌های هسته‌ای تاسیس شد که البته هیچ‌گاه به نتیجه‌ی نهایی نرسید.
او در سال ۱۹۵۴ یکی از اعضای اصلی و تاثیرگذار سازمان اروپایی تحقیقات هسته‌ای یا CERN بود.
زندگی شخصی، مرگ و افتخارات
نیلز بور در یکم آگوست سال ۱۹۱۲ در کپنهاگ با مارگارت نورلاند، خواهر ریاضی‌دان مشهور نیلز اریک نورلاند ازدواج کرد.آنها ۶ پسر داشتند که آگه از همه مشهورتر شد. در این میان دو پسر خانواده نیز در حادثه جان خود را از دست دادند.
حمایت از پناهندگان جنگی از یادگارهای اخلاقی این دانشمند دانمارکی است
یکی از نکات مهم زندگی بور، حمایت او از پناهندگان بوده است. او در سال ۱۹۳۳ و با قدرت گرفتن آدولف هیتلر در حزب نازی، عواقب آن را پیش‌بینی کرد. او با مشاهده‌ی همکاران یهودی‌اش در آلمان که شغل خود را از دست داده و امیدی به آینده نداشتند، به فکر راه‌حلی اساسی افتاد. او با استفاده از ارتباطاتش با سازمان‌های مردم‌نهای خصوصا کمیته‌ی حمایت از مهاجران در دانمارک، فیزیکدانان را از آلمان خارج می‌کرد تا مدتی را در موسسه‌ی تحقیقاتی او مشغول به کار باشند و سپس به کشورهای دیگر (عموما آمریکا) برای اقامت دائم مهاجرت کنند.
نیلز بور از سال ۱۹۳۸ تا زمان مرگ به‌عنوان مدیر آکادمی سلطنتی علوم دانمارک مشغول به فعالیت بود. این دانشمند دانمارکی در سال ۱۹۶۲ و در سن ۷۷ سالگی در خانه‌اش در کپنهاگ بر اثر حمله‌ی قلبی از دنیا رفت. خاکستر جسد او در قبرستان Assistens کپنهاگ در کنار والدین و برادر کوچکترش هارالد دفن شد.
جوایز و افتخارات
انجمن سلطنتی علوم لندن در سال ۱۹۲۱ جایزه‌ی بزرگ هیوز را به این دانشمند اهدا کرد. این انجمن یکبار دیگر در سال ۱۹۳۸ مدال کاپلی را به بور اهدا کرد. جایزه‌ی نوبل فیزیک نیز در سال ۱۹۲۲ به‌خاطر خدمات او در بررسی ساختار اتم و تابش‌های آن، به بور اهدا شد. انجمن علوم ایتالیا در سال ۱۹۳۳ مدال ماتیوچی را به این دانشمند اهدا کرد. جوایز بعدی در سال‌های ۱۹۲۶ و ۱۹۳۰ به‌ترتیب از طرف موسسه‌ی فرانکلین فیلادلفیا و تحت عنوان مدال فرانکلین و مدال مکس پلانک به نیلز بور تعلق گرفتند.
از دیگر جوایز و افتخارات این دانشمند اسطوره‌ای می‌توان به جایزه‌ی Atoms for Peace ایالات متحده‌ی آمریکا و Sonning Prize از دانشگاه کپنهاگ اشاره کرد که در سال ۱۹۵۷ به او تعلق گرفتند.
منابع :
www.zoomit.ir
fa.wikipedia.org
