(1885 -1962) 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 vaad etmiyordu. ileride seçkin bir
matematikçi olan kardeşi Harald da pek farklı değildi.
İki 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 bu.
Oysa 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 J.J. Thomson'la çalışmak üzere
Cambridge-Cavendish Laboratuvarı'na koşar. Ancak genç bilimadamı burada
umduğunu bulamaz. Herşeyden önce, İngilizce bilgisi yetersizdi; çevresiyle
verimli iletişim kuramıyordu.
Sonradan, 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 girer.
Bu 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 gerekirdi.
Max 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 32.903.640.000.000.000 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 görmüştü.
Başka 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.
Bohr'un hipotezi öncelikle hidrojen spektrumunu açıklamaya yönelikti. Gerçi
olgusal olarak henüz yoklanmamıştı, ama hipotezin Balmer formülünde yer alan
sayının anlamını belirginleştirmesi, geçerliği açısından önemli bir avantaj
sağlamaktaydı. Ayrıca, Bohr'un değişik kuvantum yörüngelerinin enerjilerini
veren formülü, önerdiği atom kuramına istenen belirginliği kazandırır:
(Formülde m elektron kütlesini, e elektrik yükünü, h Planck sabitini göstermektedir. Bu harflerin deneysel olarak saptanan değerleri formülde 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 önce Rutherford'un
incelemesine sunmuştu. Rutherford herşeyde basitliği arayan titiz bir kişiydi.
Bohr'un yazısı karmaşık, uzun ve gereksiz yinelemelerle doluydu. Rutherford
düzeltilmesini gerekli gördüğü noktalara değindikten sonra, "Çalışman
gerçekten ilginç; kuramının atoma ilişkin pek çok probleme çözüm getirici
nitelikte olduğunu söyleyebilirim", diyerek genç bilimadamını yüreklendirmişti.
Bohr'un kuramı 1913'de ingiltere'de yayımlanır. Ne var ki, bilimadamlarının bir
bölümünün tepkisi olumsuzdur: onlara göre, ortaya konan, bir kuram olmaktan çok
rakamlarla oluşturulan bir düzenlemeydi. Oysa, başta Einstein olmak üzere kimi
bilimadamları, çalışmanın büyük bir buluş olduğunu farketmişlerdi. Kuramın,
spektroskopi biliminin atomik temelini kurduğu çok geçmeden anlaşılır. Bir
yandan da kuramı doğrulayan deneysel kanıtlar birikmeye başlar.
Kopenhag Teorik Fizik Enstitüsü başkanlığına getirilen Bohr 1922'de Nobel
Ödülü'nü alır. Artık kısaca "Bohr Enstitüsü" diye anılmaya başlayan
Enstitü'ye dünyanın pek çok ülkesinden genç fizikçilerin akım başlar (Bunlar
arasında Heisenberg, Pauli, Gamov, Landau gibi sonradan ün kazanan genç araştırmacılar
da vardı). Kısa sürede dünyanın en canlı bilim merkezine dönüşen Enstitü bir
grup üstün yetenekli genç için bulunmaz bir eğitim ortamı olmuştu.
Bohr hem bilgin kişiliği, hem insancıl davranışlarıyla büyük hayaller peşinde
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 ve mizahıyla
gönülleri fethetmesini biliyordu. Bir keresinde tartıştıkları bir teori
üzerindeki sözlerini şöyle bağlamıştı: "Bu teorinin çılgınca bir şey
olduğunu biliyoruz. Ama ayrıldığımız nokta, teorinin, doğru olması için
yeterince çılgınca olup olmadığıdır."
Danimarka baştacı ettiği bu insanla ne denli övünse yeridir.