نیلز بور؛ از پیشگامان مکانیک کوانتوم

تواناتک- نیلز بور (Niels Bohr) هفتم اکتبر سال ۱۸۸۵ در کپنهاک دانمارک متولد شد. پدرش کریستین بور پروفسور فیزیولوژی بود و دو بار نامزد دریافت جایزه نوبل شده بود.، مادرش الن ادلر نیز دختر یک سیاستمدار دانمارکی بود. نیلز دوران ابتدایی و دبیرستان خود را در مدرسه گاملهلم‌ گرامر گذراند. به لطف پدرش منزل آن‌ها همیشه میزبان اساتید بزرگی بود که نیلز از حضور و بحث‌های آن‌ها درباره علوم مختلف بهره می‌برد. به دلیل مهارت در ریاضیات و فیزیک در دوره نوجوانی به تصحیح برخی از اشکال‌های کتب درسی می‌پرداخت.

نیلز بور در سال ۱۹۰۳ وارد دانشگاه کپنهاک شد. دو سال بعد آکادمی سلطنتی علمی دانمارک اعلام کرد که طی یک مسابقه به برترین مقاله تحقیقاتی درباره محاسبه کشش سطحی مایعات مدال طلا اهدا می‌کند. با این‌که این مسابقه مخصوص دانشمندان باتجربه بود، نیلز با کمک پدرش در آزمایشگاه فیزیک ماه‌ها روی تحقیقات خود کار کرد و در نهایت موفق به ساخت ابزاری برای اندازه‌گیری و محاسبه کشش سطحی مایعات شد. نگاشتن این تحقیقات و آماده‌شدن این مقاله در سال ۱۹۰۶ مدال طلای این مسابقه را برای وی به ارمغان آورد.

در سال ۱۹۱۱ نیلز بور موفق شد مدرک دکترای خود را در رشته فیزیک دریافت کند. او پس از فراغت از تحصیل به آزمایشگاه جی‌جی‌ تامسون در دانشگاه کمبریج انگلستان رفت. ملاقات‌های نیلز با این دانشمند بزرگ به‌خوبی پیش نرفت و اشکالاتی که نیلز از کتاب‌های او می‌گرفت موجب اختلافاتی میان آنان شد. در نهایت نیلز در سال ۱۹۱۲ به منچستر رفت تا در آزمایشگاه دانشمند دیگری به نام ارنست رادرفورد - برنده جایزه شیمی و کاشف هسته اتم - تحقیقات خود را ادامه دهد. دوستی نیلز با رادرفورد موجب پیشرفت هرچه بیش‌تر او شد.

نیلز در سال ۱۹۱۲ با مارگارت نورلاند ازدواج کرد که حاصل این ازدواج شش پسر بود. او برای تحقیق روی رفتار الکترون‌ها در اتم و همچنین تعیین مدلی فیزیکی بر اساس مدل اتمی رادرفورد، در اواخر سال ۱۹۱۲ به دانمارک بازگشت. نیلز در نهایت اثبات کرد که الکترون‌ها در مدارهایی ثابت به دور هسته می‌چرخند و هرچه الکترون‌ها از مرکز دورتر باشند، میزان انرژی آن‌ها بیش‌تر خواهد بود. او طی تحقیقات‌اش مبحثی جدید به نام شیمی کوانتوم را معرفی کرد که در آن ارتباط خواص شیمیایی عناصر با الکترون‌های موجود در مدار اتم را بازگو می‌کرد.

در سال ۱۹۱۴ به درخواست رادرفورد، نیلز بار دیگر به منچستر رفت. در منچستر علاوه بر ادامه تحقیقات‌اش، در دانشگاه ویکتوریا مشغول به تدریس شد.

او تا سال ۱۹۱۶ در منچستر ماند و پس از آن به کپنهاک بازگشت و به عنوان نخستین عضو هیئت علمی دانشگاه کپنهاک در رشته فیزیک نظری انتخاب شد. او همچنین در این دانشگاه موسسه تحقیقات فیزیک نظری را، که بعدها به نام وی نامگذاری شد، تاسیس کرد که تا سال ۱۹۶۲ ریاست آن را برعهده داشت.

نیلز بور در سال ۱۹۲۱ جایزه بزرگ هیوز را از انجمن سلطنتی علوم لندن دریافت کرد. تحقیقات او روی ساختار اتم موجب شد در سال ۱۹۲۲ جایزه نوبل فیزیک را به دست آورد. او همچنین در سال ۱۹۲۶ مدال فرانکلین و در سال ۱۹۳۰ مدال مکس‌پلانک را از آن خود کرد. در سال ۱۹۳۳ هم مدال ماتیوچی را از انجمن علوم بریتانیا دریافت کرد.

سال ۱۹۳۲ هنگامی که جیمز چادویک، نوترون را کشف کرد، نیلز تحقیقات‌اش را در این زمینه آغاز کرد و در سال ۱۹۳۶ نظریه هسته مرکب را ارائه داد. او در این نظریه اعلام کرد زمانی که نوترون وارد هسته می‌شود با نوترون‌ها و پروتون‌های زیادی برخورد می‌کند که نتیجه‌اش یک هسته مرکب نیمه‌پایدار است و در نهایت این برخوردها موجب ازدست‌دادن انرژی فراوانی می‌شود که آن را با نور یا اشعه گاما انجام می‌دهد.

نیلز در سال ۱۹۴۳ به دلیل جنگ و حمله نازی‌ها به دانمارک، آنجا را ترک کرد و به سوئد رفت و دو سال آخر جنگ را در انگلستان و آمریکا سپری کرد. در انگلستان در تحقیقاتی که روی پروژه بمب اتم صورت می‌گرفت، مشارکت کرد و پس از آن نیز به پروژه منهتن وارد شد.

از دستاوردهای این فیزیکدان می‌توان به اصل مکملیت و مدل اتمی بور اشاره کرد. در اصل مکملیت اشاره می‌شود که برای هر جسمی دو حالت و رفتار ذره‌مانند و موج‌مانند وجود دارد، این دو رفتارِ به ظاهر متضاد، مکمل یکدیگر هستند. در مدل اتمی بور اشاره می‌شود که الکترون‌ها در مدارهای ثابت به دور هسته اتم می‌گردند و می‌توانند از سطحی به سطح دیگر بروند. در این مدل، هسته با بار مثبت در مرکز و الکترون‌ها با بار منفی اطراف آن در حال گردش هستند. نیلز در سال ۱۹۴۵ به دانمارک بازگشت و با استقبال هم‌میهنان‌اش مواجه شد. در سال ۱۹۵۴ نیز به عضویت سازمان اروپایی تحقیقات هسته‌ای در آمد.

نیلز بور که به مدت ۲۴ سال مدیر آکادمی سلطنتی علوم دانمارک بود در سال ۱۹۶۲ و در ۷۷ سالگی بر اثر حمله قلبی در کپنهاک دانمارک درگذشت.

در سال ۱۹۷۵ آگه بور، پسر نیلز، با ارائه فرمولی برای نظریه هسته مرکب، که توسط پدرش بازگو شده بود، موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک شد.