Atom Modeli ve Einstein ile Kuantum Mekaniği Tartışmalarıyla Ünlü Bilim İnsanı: Niels Bohr

Nobel Fizik Ödüllü Danimarkalı fizikçi Bohr'un hikayesinde kuantum, kimya ve atom modelleri konusunda kaydedilmiş pek çok kritik çalışma yer alıyor.
Atom Modeli ve Einstein ile Kuantum Mekaniği Tartışmalarıyla Ünlü Bilim İnsanı: Niels Bohr

tam adı niels henrik david bohr'dur. 7 ekim 1885, kopenhag, danimarka doğumludur ve 18 kasım 1962'de doğduğu yer olan kopenhag'da ölmüştür. genellikle 20. yüzyılın en önde gelen fizikçilerinden biri olarak kabul edilen danimarkalı fizikçidir. bir sistemin enerjisini belirli ayrık değerlerle sınırlayan kuantum kavramını atomik ve moleküler yapı sorununa uygulayan ilk kişi oydu. bu çalışma için 1922'de nobel fizik ödülü'nü aldı. kuantum fiziğinin kökenleri ve gelişmesindeki manifold rolleri onun en önemli katkısı gibi görünür ancak uzun kariyeriyle gelen katkıları, dünyadaki ve dünya dışındaki fizikte daha çoktur.

erken dönemi

niels, bir üst-orta sınıf kopenhag ailesi olan bohrlar'da doğan üç çocuktan ikincisiydi. annesi ellen née adler, önde gelen bir yahudi bankacının kızıydı. babası christian, kopenhag üniversitesi'nde fizyoloji profesörüydü ve nobel ödülü'ne iki kez aday gösterilmişti.
1903’te kopenhag üniversitesi’ne kayıt olan bohr, sıkış tepiş olarak belirttiği bu yerde doktorasını 1911 yılında, metallerin elektron teorisi üzerine yazdığı bir tezle tamamladı.

1 ağustos 1912'de bohr, margrethe nørlund ile evlendi ve evliliği özellikle mutlu geçti. hayatı boyunca margrethe onun en güvenilir danışmanıydı. 1950'lerin başında önerilen atom çekirdeğinin kolektif modelinin tanımlanmasıyla 1975 yılında nobel fizik ödülü'nün üçte birini paylaşan aage bohr da dahil olmak üzere altı oğlu vardı.

bohr atom modeli

bohr’un, ortaya çıkan yeni kuantum fiziği fikrine ilk katkısı 1912’de, manchester üniversitesi’nde ernest rutherford ile, ingiltere’de doktora sonrası araştırma dönemi olarak adlandırılacak olan periyotta başladı. sadece bir yıl önce, rutherford ve beraberindekiler deneysel olarak atomun, çevresinde dolanıp kayda değer bir mesafeye yayılan, çok daha hafif, negatif yüklü elektronları olan, ağır pozitif yüklü bir çekirdekten oluştuğunu ortaya koymuşlardı. klasik fiziğe göre, böyle bir sistem kararsız olacaktı ve bohr, 1913'te felsefe dergisi'nde yayınlanan üçleme makalelerinde, elektronların yalnızca hareket kuantumları ve elektromanyetik radyasyon tarafından belirlenen belirli yörüngeleri işgal edebileceğini düşünmeye zorladı. bir atomdan ancak bir elektron düşük enerjili bir yörüngeye atladığında bu hareket meydana gelmekteydi. her ne kadar çoğu fizikçi için radikal ve kabul edilemez olsa da, bohr atom modeli, hidrojen tarafından yayılan spektral çizgi serisinden başlayarak, gittikçe artan sayıda deneysel veriyi hesaplayabildi.

Bohr atom modeli.

bohr’un teorik fizik enstitüsü

1916 baharında, bohr'a kopenhag üniversitesi'nden yeni bir profesörlük teklifi geldi. bu, bohr'un teorik fiziğe adanmış ikinci üniversite profesörlüğüydü. politeknik enstitüsünün sıkışık bölgelerinde fizik hala devam ettiğinden, 1917 ilkbaharında bohr'un, fakültesine teorik fizik enstitüsünün kurulmasını isteyen uzun bir mektup yazması şaşırtıcı değildir. 3 mart 1921 tarihli yeni enstitüsünün açılış konuşmasında ilk olarak, teorisyenlerin ifadelerini test etmek için teorik fizik enstitüsünde deney ve deneycilerin vazgeçilmez olduğunu vurguladı. ikinci olarak da, yeni enstitüyü genç nesil fizikçilerin yeni fikirler önerebileceği bir yer haline getirme arzusunu dile getirdi. küçük bir kadro ile başlayan bohr enstitüsü, kısa sürede bu hedeflere en üst düzeyde ulaştı.


nobel ödülü

1913 üçlemesinde bohr, teorisini periyodik element tablosunun anlaşılmasında kullanmaya çalışmıştı. 1920'lerin başlarında çalışmalarının bu yönünü geliştirdi ve bu süre zarfında atom modeline göre atoma arka arkaya elektronlar ekleyerek periyodik tabloyu oluşturan ayrıntılı bir şema geliştirdi. bohr, 1922'deki çalışması için nobel ödülü'ne layık görüldüğü zaman, macar fiziksel kimyager georg hevesy, hollandalı fizikçi dirk coster ile birlikte henüz keşfedilmemiş bir atomik element olan element 72'nin, deneysel olarak bohr'un teorisine göre davranacağını kanıtlamak için bohr enstitüsünde çalışıyordu. 1923'te başarılı oldular, böylece hem bohr teorisinin gücünü, hem de bohr’un enstitü’deki denemenin önemli rolüyle ilgili sözlerinin uygulanmasındaki gerçeğini kanıtladılar. elementin adına, hafniyum konuldu.


kuantum mekaniğinin kopenhag yorumu

bohr’un dünya savaşları sırasında enstitüsünde çalışan fizikçiler arasındaki “kopenhag ruhu”, oradaki çok özel bir sosyal ortamı, tamamen gayri resmi bir atmosferi, fiziği diğer meseleler için endişe duymadan ve özel olarak ayrıcalıklı olanlar için tartışma fırsatını ve bohr ile çalışmak için eşsiz bir şansı ortaya koydu.

hevesy, coster ve diğerleri tarafından gerçekleştirilen önemli deneysel çalışmalara rağmen, önderlik edenler teorisyenlerdi. 1925'te almanya'dan werner heisenberg, selefinin aksine, klasik fiziğe dayanan “eski kuantum teorisi” denilen tamamen bağımsız bir teori oluşturan devrimci kuantum mekaniğini geliştirdi. 1926–27 akademik yılında heisenberg, kuantum mekaniğinin bir sonucu olarak temel belirsizlik ilkesini formüle ettiği kopenhag'da bohr’un asistanı olarak görev yapıyordu. bohr, heisenberg ve birkaç kişi, daha sonra hala teori için kavramsal bir temel sağlayan, kuantum mekaniğinin kopenhag yorumu olarak bilinen şeyi geliştirmeye devam etti.

Heisenberg ve Bohr.

kopenhag yorumunun merkezi bir unsuru, bohr’un 1927’de italya’nın como şehrinde düzenlenen bir konferansta ilk kez sunulan tamamlayıcılık ilkesidir. tamamlayıcılığa göre, atomik seviyede fiziksel bir fenomen, onu gözlemlemek için kullanılan deneysel düzene bağlı olarak farklı ifadeler verir. böylece, ışık bazen dalgalar, bazen de parçacıklar olarak ortaya çıkar. tam bir açıklama için, klasik fiziğe göre çelişkili olan her iki husus da dikkate alınmalıdır. 20. yüzyıldaki diğer büyük fizik figürü albert einstein, kopenhag yorumunu asla kabul etmedi ve ünlü olan çıkarımı “tanrı zar atmıyor”u ilan etti. 1927 ve 1930'da solvay konferansları, 20. yüzyıldaki fizikçiler arasındaki en temel ve ilham verici tartışmalardan birini oluşturur. hayatının geri kalanında bohr, tamamlayıcılığı, fiziğin çok ötesinde uygulanan bir fikir olarak genelleştirmeye çalıştı.

Kopenhag Yaklaşımı'nı içeriğimizden daha detaylı bir şekilde inceleyebilirsiniz.

nükleer fizik

1930'ların başlarında bohr, verimli bir teori ve deney birliği vizyonu için bir kez daha fon buldu. teorik fizikteki araştırma cephesinin, atomun çalışmasından bir bütün olarak çekirdeğinin çalışmasına geçtiğini fark etmişti. bohr, “deneysel biyoloji” programı ile yaşam bilimleri için koşulları iyileştirmek üzere tasarlanan rockefeller vakfı ile iletişime geçti. hevesy ve danimarkalı fizyolog august krogh ile birlikte bohr, son zamanlarda abd'de ernest lawrence tarafından icat edilen bir tür parçacık hızlandırıcısı olan ve bir biyolojik araştırma yapması için bir siklotron inşa etme desteği için başvuruda bulundu. bohr, siklotronu esas olarak nükleer fizik araştırmaları için kullanmayı amaçlasa da, organik işlemlerde yer alan elementlerin izotoplarını da üreterek, özellikle hevesy tarafından icat edilen ve teşvik edilen radyoaktif gösterge yönteminin biyolojik amaçlara genişletilmesini mümkün kılabilirdi. rockefeller vakfı'nın desteğine ek olarak, siklotron ve çekirdeği incelemek için kullanılan diğer ekipmanlar da danimarka kaynaklarından bohr'a sunuldu.


atomun parçalanması

tıpkı teori ve deney arasındaki yakın bağlantının atom fiziği için verimli olduğu kanıtlandığında oldugu gibi, aynı bağlantı çekirdeğin çalışmasında da iyi sonuç verdi. 1938'in sonlarında alman fizikçiler otto hahn ve fritz strassmann, beklenmedik ve açıklanamayan deneysel bir keşif yaptıktan sonra, bir uranyum atomuna nötronlarla müdahale edildiğinde atomun yaklaşık iki yarıya bölünebileceğini, yani bohr'un yakın zamanda önerdiği teorisine bir açıklama yaptıklarını açıkladılar. bileşik çekirdek, bohr'la dost olan -lise meitner ve yeğeni otto robert frisch- iki avusturyalı fizikçi tarafından önerildi. açıklama, sonradan enstitüdeki meitner ve frisch tarafından yapılan deneylerde doğrulandı. o zamana kadar, 1939'un başında, bohr amerika birleşik devletleri'ndeydi; deneysel olarak çekirdeğin fisyonu adına sert bir yarış, alman deneylerinin haberleri ve açıklamalarından sonra başladı. amerika birleşik devletleri'nde bohr, amerikan meslektaşı john archibald wheeler ile princeton üniversitesi'nde fisyonu teorik olarak açıklamak için büyük çaba sarf etti.


mültecilere yardım

bohr, 1933'te adolf hitler'in almanya'da iktidara gelmesiyle hemen nazi rejiminin sonuçlarını hissetmişti, meslektaşlarının birçoğu yahudi kökenliydi ve kendi ülkelerinde bir gelecek umudu olmadan işlerini kaybetmişlerdi. bohr, köklü kuruluşlarla olan bağlantılarını ve 1933'te kuruluşundan itibaren yönetim kurulunda oturduğu ve fizikçileri ayırmak için kurduğu danimarka merkezli entelektüel mülteci işçileri destekleme komitesi'ni kurdu (support of refugee intellectual workers). buraya başvuranların, birleşik devletler’den ya da başka yerlerden daimi randevu almadan önce bohr’un enstitüsünde biraz zaman geçirmeleri gerekiyordu.

atom bombası

fisyonun keşfedilmesinden sonra bohr, bir atom bombası yapımının teorik ihtimalinin farkındaydı. bununla birlikte, nisan 1940’ta her iki ülkenin alman işgalinden hemen önce danimarka’da ve norveç’te verdiği derslerde açıkladığı gibi, savaşın bitişine kadar bir bombanın yapılmasının mümkün olmadığını, pratik zorluklar olduğunu düşünüyordu. heisenberg, 1941'de kopenhag ziyaretinde bohr'a alman atom bombası projesindeki rolünü anlattığında bile, bohr bu inançtan vazgeçmedi.

1943 yılının başlarında bohr, ingiliz meslektaşı james chadwick'ten bohr'u ingiltere'ye önemli bilimsel çalışmalar yapmaya davetini içeren gizli bir mesaj aldı. chadwick’in mektubu belirsiz bir şekilde formüle edilmiş olsa da, bohr işin bir atom bombası geliştirmekle ilgili olduğunu hemen anladı. hala böyle bir projenin uygulanabilirliği konusunda ikna olmayan bohr, işgal altındaki danimarka'da kendisine daha fazla ihtiyaç duyulduğunu söyledi (bilimin en naif oğlu).

1943 sonbaharında, danimarka hükümetinin alman işgalcileri ile yaptığı işbirliği bozulduktan sonra, danimarka’daki politik durum çarpıcı biçimde değişti. yaklaşan tutuklama konusunda uyarılmasının ardından bohr ailesiyle birlikte isveç'e kayıkla kaçtı. stockholm’deyken ingiltere’ye davet tekrar edildi ve bohr askeri bir uçakla iskoçya’ya, ardından da londra’ya getirildi. 21 yaşında bir fizikçi olan oğlu aage’e, babasının danimarka’da bulunmadığı zamanlarda vazgeçilmez bir seslendirme panosu görevi gördü.

londra'ya geldiğinde müttefik atom bombası projesinin durumu hakkında bilgi almasının ardından, bohr fizibilite konusundaki fikrini hemen değiştirdi. almanya'da devam eden ilgili bir projeyle ilgili olarak, bohr istekli bir şekilde müttefik projesine katıldı. atom bombasını geliştirmek için new mexico los alamos'taki çalışmalarda birkaç hafta boyunca yer alarak, özellikle plütonyum bombası için sözde başlatıcının tasarımına önemli teknik katkılarda bulundu. ancak en önemli rolü, robert oppenheimer’ın sözleriyle şöyledir; “bohr, gençler için bilimsel bir babaydı.” 

Bohr ve Oppenheimer.

dünyaya açılmak

sürgünün başlarında bohr, bombanın varlığının “sadece zorunlu görünmekle kalmayıp aynı zamanda karşılıklı güven duyulmasının aciliyeti nedeniyle uluslararası ilişki sorunlarına yeni bir yaklaşım getirmesini sağlayacak” şeklinde ikna olmuş haldeydi. savaş sonrası nükleer silahlanma yarışından kaçınmak için ilk adım olarak, savaşta müttefik olan sovyetler birliği'ni proje ile ilgili bilgilendirmek olacaktır. bohr, ingiltere başbakanı winston churchill ve abd başkanı franklin d. roosevelt ile kişisel görüşmeler yapmayı bile başardığı yalnız bir kampanya başlattı. ancak ikisini de bakış açısına ikna edemedi, bunun yerine ruslar için casusluk yaptığından şüphelenildi. savaştan sonra bohr, uluslar arasında “açık dünya” dediği misyonuna devam etti, devlet adamlarıyla gizli temasını sürdürdü ve 1950'de birleşmiş milletlere açık bir mektup yazdı.

bohr'un, ancak 1945 ağustos'unda japonya'ya atom bombası atılmasından sonra eve dönmesine izin verildi. danimarka'da bir kahraman olarak karşılandı, bazı gazeteler atom bombasını icat eden dane olarak kendisini gururla karşıladı. enstitüsünü yönetmeye ve büyütmeye devam etti ve savaş sonrası kurumda fizik için merkez bohr oldu. ulusal ölçekte, danimarka'da hiçbir zaman gerçekleşmemiş olan nükleer enerjinin tanıtımını hazırlamak için oluşturulan roskilde yakınlarındaki risø'de, kopenhag'ın sadece birkaç mil dışında araştırma tesisinin kurulmasında büyük rol aldı. uluslararası olarak, cenevre yakınlarındaki deneysel parçacık fiziği tesisi cern'in ve enstitüsüne bitişik nordik atom fiziği enstitüsü'nün (nordita) kuruluşunda yer aldı. bohr, dünyadaki teorik fiziğin önde gelen merkezlerinden biri olan bir enstitünün yanı sıra eşsiz bir bilimsel mirası geride bıraktı.

Kadın Futbolunun Yasakları Aşarak Ses Getirir Hale Gelişinin Öyküsü

Kadın Milli Futbol Takımımızın 10 Numarası Melike Pekel'in İlham Verici Hayat Hikayesi