Niels Bohr

Söylentiye göre, Danimarka halkının övünç duyduğu dört şey vardır: gemi endüstrisi, süt ürünleri, peri masalları yazarı Hans Christian Andersen, fizik bilgini Niels bohr bohr, hem bilgin kişiliği, hem insancıl davranışlarıyla, büyük hayaller peşinde koşan gençlere yetkin bir örnek ve esin kaynağı olan bir öncüydü O, ne Rutherford gibi dış görünümüyle ürkütücü ne de Einstein gibi "arabaya tek başına koşulan at"tı Niels, Kopenhag´da görkemli bir konakta dünyaya geldi Babası üniversitede fizyoloji profesörüydü Niels çocukluk yıllarında "hımbıl" görünümüyle hiç de parlak bir gelecek vaadetmiyordu ileride seçkin bir matematikçi olan kardeşi Harald da pek farklı değildiİki kardeşin en çok hoşlandıkları şey anneleriyle tramvaya binip kenti dolaşmaktı Bir keresinde, boş tramvayda anne can sıkıntısını gidermek için olmalı, çocuklara masal söyler Anlamsız bakışları, sarkık yanakları ve açık ağızlarıyla duran iki oğlanı uzaktan izleyen bir yolcu, "Zavallı kadın, bu iki şapşala bir şey anlattığını sanıyor!" demekten kendini alamaz Niels bohr´un bir çocukluk anısı buOysa Niels´in okul yılları son derece parlak geçer Babasının entellektüel ilgi alanı genişti: Biri felsefeci, biri dilci ve biri fizikçi üç arkadaşıyla her Cuma akşamı bir araya gelir, düşün dünyasında olup bitenleri tartışırlardı İki oğlan da bir köşede oturup uzun süren tartışmaları sessizce izlerlerdi Özellikle Niels´in spekülatif düşünceye yakın bir ilgisi vardı Nitekim, üniversitede fiziğin yanısıra ilginç bulduğu felsefe derslerini de kaçırmazdı Niels bohr üniversiteyi üstün başarıyla bitirip; yirmi iki yaşında Danimarka Bilim Akademisi´nin altın madalya ödülünü alır Delikanlının sonradan unutulan bir başarısı da İskandinav dünyasında tanınmış bir futbolcu olmasıydı bohr 1911´de doktora çalışmasını tamamlar tamamlamaz JJ Thomson´la çalışmak üzere Cambridge-Cavendish Laboratuvarı´na koşar Ancak genç bilimadamı burada umduğunu bulamaz Herşeyden önce, İngilizce bilgisi yetersizdi; çevresiyle verimli iletişim kuramıyorduSonradan, daha önce Rutherford´un olağanüstü yeteneğini farketmiş olan Thomson, nedense Danimarkalı gence sıradan biri gözüyle bakıyordu Tartışmalı bir toplantıda bohr´un ileri sürdüğü bir çözümü Thomson irdelemeksizin yanlış diye geri çevirir; ama daha sonra aynı düşünceyi kendisi dile getirir Bu olayı içine sindiremeyen bohr yeni bir arayış içine girerBu sırada bilim dünyasının parlayan yıldızı Rutherford´dur Katıldığı bir konferansında Rutherford´un coşkusu ve atılım gücüyle büyülenen bohr, Cavendish´i bırakır, Manchester´de onun ekibine katılır Rutherford deneyciydi, bohr ise kuramsal araştırmaya yönelikti Ama iki bilimadamı arasında başlayan ilişki ömür boyu süren dostluğa dönüşür Öyle ki, bohr biricik oğluna hocanın ilk adı "Ernest"i verir Oysa, bursunun tükenmesi nedeniyle Manchester´de yalnızca altı ay kalabilmişti bohr´un bilimde ilgi odağı atom çekirdeğine ilişkin deney sonuçları değil, kuramsal bir sorundu: Bir elektrik birimi olan elektronun atom kapsamındaki davranışının bilinen fizik yasalarına ters düşmesinin nedeni ne olabilirdi? Normal olarak, pozitif yüklü çekirdeğin çevresinde dönen negatif yüklü elektronun, devinim sürecinde, elektromanyetik radyasyon salarak enerji yitirmesi ve çekirdeğe gömülmesi; atomun çökmesi gerekirdiMax Planck´ın kara-cisim radyasyon katastrofuna benzer bir katastrof! Planck karşılaştığı sorunu E = hf denklemiyle açıklamıştı Bu sorun da belki kuvantum kavramına başvurularak açıklanabilirdi Hiç değilse Niels bohr böyle düşünmekteydi
Sorun, "spektrum analizi" ya da "spektroskopi" denen konu kapsamındaydı bohr " çizgi spektrası"na ilişkin bir formülden nedense habersizdi ( bohr, formülü bir meslekdaşının yardımıyla sonunda öğrenir Okul ders kitaplarına bile geçen formülün, bohr´un gözünden kaçmış olması ilginçtir)Bir aritmetik oyununu andıran işlemi 1885´de Balmer adında İsviçreli bir lise öğretmeni bulmuştu Buna göre, örneğin, hidrojen spektrumundaki kırmızı çizginin frekansını saptamak için, 3´ün karesi alınır, l bu sayıya bölünür, çıkan bölüm 32903640000000000 sayısıyla çarpılır Yeşil çizginin frekansı için işleme 4, mor çizginin frekansı için 5´le başlanır Balmer, formülünü ortaya koyduğunda hidrojen spektrumunda yalnızca üç çizgi biliniyordu Sonra bulunan çizgiler için işleme 6, 7, 8, sayılarıyla başlanır bohr 1912´de Kopenhag´a döndüğünde çözüm aradığı problemi birlikte getirmişti Atomun yapısını açıklamaya çalışan bohr için Balmer formülü niçin önemliydi? Yanıt basittir: bohr, Planck sabiti h´yi kullanarak bu formülle enerji kuvantalarından oluşan spektrumu açıklayabileceğini görmüştüBaşka bir deyişle, formülün sağladığı ipucuyla atomların normalde neden enerji salmadığı, elektronların neden hız kaybedip çekirdeğe gömülmediği açıklık kazanmaktaydı bohr´un o zaman bilinen fizikle bağdaşmaz görünen görüşü başlıca dört nokta içeriyordu:
(1) Elektron, olası tüm yörüngelerde değil, yalnız enerjisi Planck sabitiyle bir tam sayının çarpımına orantılı olan yörüngelerde devinir
(2) Elektron, enerji değişimiyle kuvantum yörüngelerinin birinden öbürüne geçebilir; ancak çekirdeğe en içteki yörüngeden daha fazla yaklaşamaz
(3) Bir kuvantum yörüngede devinen elektron bir iç yörüngeye düşmedikçe radyasyon salmaz Bu düşüş belli bir miktarda ışık enerjisi üretmekle kalır Üretilen enerjinin frekansı iki yörünge arasındaki enerji farkının Planck sabitine bölünmesine eşittir:
(4) Bir elektronun taşıyabileceği enerjiler sınırlıdır ve bu kesintili enerjiler atomun kesintili çizgi spektrumunda yansır
Atom yapısının anahtarını, salınan ışığın spektrumunda arayan bu görüşün, birtakım gözlemlere açıklık getirmekle birlikte, doğruluğu kuşku konusuydu Bir kez aynı gözlemler başka hipotezlerle de açıklanabilirdi Sonra, elektronların bohr´un öngördüğü biçimde davrandığını gösteren somut kanıtlar da ortada yoktu henüz Kaldı ki, kuvantum yörüngeleri düşüncesi olgusal dayanaktan yoksundu