Niels Bohr

[boxcigar]

(1885 -1962) Söylentiye göre, Danimarka halkının övünç duyduğu dört şeyvardır: gemi endüstrisi, süt ürünleri, peri masalları yazarı HansChristian Andersen, fizik bilgini Niels Bohr. Bohr, hem bilginkişiliği, hem insancıl davranışlarıyla, büyük hayaller peşinde koşangençlere yetkin bir örnek ve esin kaynağı olan bir öncüydü. O, neRutherford gibi dış görünümüyle ürkütücü ne de Einstein gibi "arabayatek başına koşulan at"tı.

Niels, Kopenhag'da görkemli bir konakta dünyaya geldi. Babasıüniversitede fizyoloji profesörüydü. Niels çocukluk yıllarında "hımbıl"görünümüyle hiç de parlak bir gelecek vaadetmiyordu. ileride seçkin birmatematikçi olan kardeşi Harald da pek farklı değildi.

İki kardeşin en çok hoşlandıkları şey anneleriyle tramvaya binip kentidolaşmaktı. Bir keresinde, boş tramvayda anne can sıkıntısını gidermekiçin olmalı, çocuklara masal söyler. Anlamsız bakışları, sarkıkyanakları ve açık ağızlarıyla duran iki oğlanı uzaktan izleyen biryolcu, "Zavallı kadın, bu iki şapşala bir şey anlattığını sanıyor!"demekten kendini alamaz. Niels Bohr'un bir çocukluk anısı bu.

Oysa Niels'in okul yılları son derece parlak geçer. Babasınınentellektüel ilgi alanı genişti: Biri felsefeci, biri dilci ve birifizikçi üç arkadaşıyla her Cuma akşamı bir araya gelir, düşündünyasında olup bitenleri tartışırlardı. İki oğlan da bir köşede oturupuzun süren tartışmaları sessizce izlerlerdi. Özellikle Niels'inspekülatif düşünceye yakın bir ilgisi vardı. Nitekim, üniversitedefiziğin yanısıra ilginç bulduğu felsefe derslerini de kaçırmazdı.

Niels Bohr üniversiteyi üstün başarıyla bitirip; yirmi iki yaşındaDanimarka Bilim Akademisi'nin altın madalya ödülünü alır. Delikanlınınsonradan unutulan bir başarısı da İskandinav dünyasında tanınmış birfutbolcu olmasıydı. Bohr 1911'de doktora çalışmasını tamamlartamamlamaz J.J. Thomson'la çalışmak üzere Cambridge-CavendishLaboratuvarı'na koşar. Ancak genç bilimadamı burada umduğunu bulamaz.Herşeyden önce, İngilizce bilgisi yetersizdi; çevresiyle verimliiletişim kuramıyordu.

Sonradan, daha önce Rutherford'un olağanüstü yeteneğini farketmiş olanThomson, nedense Danimarkalı gence sıradan biri gözüyle bakıyordu.Tartışmalı bir toplantıda Bohr'un ileri sürdüğü bir çözümü Thomsonirdelemeksizin yanlış diye geri çevirir; ama daha sonra aynı düşünceyikendisi dile getirir. Bu olayı içine sindiremeyen Bohr yeni bir arayışiçine girer.

Bu sırada bilim dünyasının parlayan yıldızı Rutherford'dur. Katıldığıbir konferansında Rutherford'un coşkusu ve atılım gücüyle büyülenenBohr, Cavendish'i bırakır, Manchester'de onun ekibine katılır.Rutherford deneyciydi, Bohr ise kuramsal araştırmaya yönelikti. Ama ikibilimadamı 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 aykalabilmişti.

Bohr'un bilimde ilgi odağı atom çekirdeğine ilişkin deney sonuçlarıdeğil, kuramsal bir sorundu: Bir elektrik birimi olan elektronun atomkapsamındaki davranışının bilinen fizik yasalarına ters düşmesininnedeni ne olabilirdi? Normal olarak, pozitif yüklü çekirdeğinçevresinde dönen negatif yüklü elektronun, devinim sürecinde,elektromanyetik radyasyon salarak enerji yitirmesi ve çekirdeğegömülmesi; atomun çökmesi gerekirdi.

Max Planck'ın kara-cisim radyasyon katastrofuna benzer bir katastrof!Planck karşılaştığı sorunu E = hf denklemiyle açıklamıştı. Bu sorun dabelki kuvantum kavramına başvurularak açıklanabilirdi. Hiç değilseNiels Bohr böyle düşünmekteydi.

Sorun, "spektrum analizi" ya da "spektroskopi" denen konukapsamındaydı. Bohr "çizgi spektrası"na ilişkin bir formülden nedensehabersizdi (Bohr, formülü bir meslekdaşının yardımıyla sonunda öğrenir.Okul ders kitaplarına bile geçen formülün, Bohr'un gözünden kaçmışolması ilginçtir).

Bir aritmetik oyununu andıran işlemi 1885'de Balmer adında İsviçrelibir lise öğretmeni bulmuştu. Buna göre, örneğin, hidrojenspektrumundaki kırmızı çizginin frekansını saptamak için, 3'ün karesialınır, l bu sayıya bölünür, çıkan bölüm 32.903.640.000.000.000sayısıyla çarpılır. Yeşil çizginin frekansı için işleme 4, mor çizgininfrekansı için 5'le başlanır. Balmer, formülünü ortaya koyduğundahidrojen spektrumunda yalnızca üç çizgi biliniyordu. Sonra bulunançizgiler için işleme 6, 7, 8, ... sayılarıyla başlanır.

Bohr 1912'de Kopenhag'a döndüğünde çözüm aradığı problemi birliktegetirmişti. Atomun yapısını açıklamaya çalışan Bohr için Balmer formülüniçin önemliydi? Yanıt basittir: Bohr, Planck sabiti h'yi kullanarak buformülle enerji kuvantalarından oluşan spektrumu açıklayabileceğinigörmüştü.

Başka bir deyişle, formülün sağladığı ipucuyla atomların normalde nedenenerji salmadığı, elektronların neden hız kaybedip çekirdeğegömülmediği açıklık kazanmaktaydı. Bohr'un o zaman bilinen fiziklebağdaşmaz görünen görüşü başlıca dört nokta içeriyordu:

(1) Elektron, olası tüm yörüngelerde değil, yalnız enerjisi Plancksabitiyle bir tam sayının çarpımına orantılı olan yörüngelerde devinir.

(2) Elektron, enerji değişimiyle kuvantum yörüngelerinin birindenöbürüne geçebilir; ancak çekirdeğe en içteki yörüngeden daha fazlayaklaşamaz.

(3) Bir kuvantum yörüngede devinen elektron bir iç yörüngeye düşmedikçeradyasyon salmaz. Bu düşüş belli bir miktarda ışık enerjisi üretmeklekalır. Üretilen enerjinin frekansı iki yörünge arasındaki enerjifarkının Planck sabitine bölünmesine eşittir:

[Bu Linki Görüntüleyebilmeniz İçin Üye Olmanız Gerekiyor]

(4) Bir elektronun taşıyabileceği enerjiler sınırlıdır ve bu kesintili enerjiler atomun kesintili çizgi spektrumunda yansır.

Atom yapısının anahtarını, salınan ışığın spektrumunda arayan bugörüşün, birtakım gözlemlere açıklık getirmekle birlikte, doğruluğukuşku konusuydu. Bir kez aynı gözlemler başka hipotezlerle deaçıklanabilirdi. Sonra, elektronların Bohr'un öngördüğü biçimdedavrandığını gösteren somut kanıtlar da ortada yoktu henüz. Kaldı ki,kuvantum yörüngeleri düşüncesi olgusal dayanaktan yoksundu.

Bohr'un hipotezi öncelikle hidrojen spektrumunu açıklamaya yönelikti.Gerçi olgusal olarak henüz yoklanmamıştı, ama hipotezin Balmerformülünde yer alan sayının anlamını belirginleştirmesi, geçerliğiaçısından önemli bir avantaj sağlamaktaydı. Ayrıca, Bohr'un değişikkuvantum yörüngelerinin enerjilerini veren formülü, önerdiği atomkuramına istenen belirginliği kazandırır:

[Bu Linki Görüntüleyebilmeniz İçin Üye Olmanız Gerekiyor]

(Formülde m elektron kütlesini, e elektrik yükünü, h Planck sabitinigöstermektedir. Bu harflerin deneysel olarak saptanan değerleriformülde yerlerine konduğunda, bir saniyedeki titreşimi gösteren sayı,32.903.640.000.000.000, elde edilmektedir. Barmel'in bulduğu bu sayıya"Rydberg sabiti" de denmektedir).

Bohr oluşturduğu atomun kuvantum kuramını yayımlamadan önceRutherford'un incelemesine sunmuştu. Rutherford herşeyde basitliğiarayan titiz bir kişiydi. Bohr'un yazısı karmaşık, uzun ve gereksizyinelemelerle doluydu. Rutherford düzeltilmesini gerekli gördüğünoktalara değindikten sonra, "Çalışman gerçekten ilginç; kuramınınatoma ilişkin pek çok probleme çözüm getirici nitelikte olduğunusöyleyebilirim", diyerek genç bilimadamını yüreklendirmişti.

Bohr'un kuramı 1913'de ingiltere'de yayımlanır. Ne var ki,bilimadamlarının bir bölümünün tepkisi olumsuzdur: onlara göre, ortayakonan, bir kuram olmaktan çok rakamlarla oluşturulan bir düzenlemeydi.Oysa, başta Einstein olmak üzere kimi bilimadamları, çalışmanın büyükbir buluş olduğunu farketmişlerdi. Kuramın, spektroskopi bilimininatomik temelini kurduğu çok geçmeden anlaşılır. Bir yandan da kuramıdoğrulayan deneysel kanıtlar birikmeye başlar.

Kopenhag Teorik Fizik Enstitüsü başkanlığına getirilen Bohr 1922'deNobel Ödülü'nü alır. Artık kısaca "Bohr Enstitüsü" diye anılmayabaşlayan Enstitü'ye dünyanın pek çok ülkesinden genç fizikçilerin akımbaşlar (Bunlar arasında Heisenberg, Pauli, Gamov, Landau gibi sonradanün kazanan genç araştırmacılar da vardı). Kısa sürede dünyanın en canlıbilim merkezine dönüşen Enstitü bir grup üstün yetenekli genç içinbulunmaz bir eğitim ortamı olmuştu.

Bohr hem bilgin kişiliği, hem insancıl davranışlarıyla büyük hayallerpeşinde koşan bu gençlere yetkin bir örnek, esin kaynağı bir öncüydü.O, ne Rutherford gibi dış görünümüyle sarsıcı, ne de Einstein gibi"arabaya tek başına koşulan at"tı.

Bohr çalışma yaşamında sergilediği istenç gücünün yanısıra neşe vemizahıyla gönülleri fethetmesini biliyordu. Bir keresinde tartıştıklarıbir teori üzerindeki sözlerini şöyle bağlamıştı: "Bu teorinin çılgıncabir şey olduğunu biliyoruz. Ama ayrıldığımız nokta, teorinin, doğruolması için yeterince çılgınca olup olmadığıdır."

Danimarka baştacı ettiği bu insanla ne denli övünse yeridir.