الحياة ليست معجزة. إنها ظاهرة طبيعية، ويمكن توقع ظهورها كلما كان هناك كوكب تكرر ظروفه ظروف الأرض.
هارولد كلايتون يوري كان كيميائياً فيزيائياً أمريكياً، واشتهر عمله الرائد على النظائر بنيله جائزة نوبل في الكيمياء عام 1934 لاكتشافه الديوتيريوم. لعب دوراً مهماً في تطوير القنبلة الذرية، كما ساهم في النظريات المتعلقة بتطور الحياة العضوية من المادة غير الحية.
وُلد في Walkerton بولاية Indiana، درس يوري الديناميكا الحرارية تحت إشراف Gilbert N. Lewis في جامعة كاليفورنيا، Berkeley. بعد حصوله على درجة الدكتوراه عام 1923، حصل على منحة من المؤسسة الأمريكية الإسكندنافية للدراسة في معهد Niels Bohr في Copenhagen. كان باحثاً في جامعة Johns Hopkins قبل أن يصبح أستاذاً مساعداً للكيمياء في جامعة Columbia. في عام 1931، بدأ العمل على فصل النظائر الذي أدى إلى اكتشاف الديوتيريوم.
خلال الحرب العالمية الثانية، وجّه يوري معرفته بفصل النظائر نحو مشكلة تخصيب اليورانيوم. قاد المجموعة الموجودة في جامعة Columbia التي طورت فصل النظائر باستخدام الانتشار الغازي. تم تطوير الطريقة بنجاح، وأصبحت الطريقة الوحيدة المستخدمة في فترة ما بعد الحرب المبكرة. بعد الحرب، أصبح يوري أستاذاً للكيمياء في معهد الدراسات النووية، وفي وقت لاحق أستاذاً للكيمياء في جامعة Chicago.
افترض يوري أن الغلاف الجوي الأرضي المبكر تكون من الأمونيا والميثان والهيدروجين. كان أحد طلابه في الدراسات العليا في Chicago هو Stanley L. Miller، الذي أظهر في تجربة Miller–Urey أنه إذا تعرضت مثل هذه المخلوطة للشرارات الكهربائية والماء، فيمكنها التفاعل لإنتاج الأحماض الأمينية، التي تُعتبر عادة من اللبنات الأساسية للحياة. أدى العمل مع نظائر الأكسجين إلى تأسيس مجال جديد من البحث المناخي القديم. في عام 1958، قَبِل منصب أستاذ في الجامعة الجديدة University of California, San Diego UCSD، حيث ساعد في إنشاء كلية العلوم. كان أحد الأعضاء المؤسسين لكلية الكيمياء في UCSD، التي تم إنشاؤها عام 1960. أصبح مهتماً بشكل متزايد بعلوم الفضاء، وعندما أعاد Apollo 11 عينات صخور القمر، فحصها يوري في معمل استقبال القمر. قال رائد الفضاء على سطح القمر Harrison Schmitt أن يوري اقترب منه متطوعاً لمهمة في اتجاه واحد إلى القمر، قائلاً "سأذهب، ولا يهمني إذا لم أعد."
الحياة المبكرة
وُلد هارولد كلايتون يوري في 29 أبريل 1893، في Walkerton بولاية Indiana، ابن Samuel Clayton Urey، معلم ووزير في كنيسة الإخوة، وزوجته Cora Rebecca المولودة Reinoehl. كان له أخ أصغر يدعى Clarence، وأخت أصغر تدعى Martha. انتقلت الأسرة إلى Glendora بولاية California بعد أن أصيب Samuel بمرض السل الخطير، على أمل أن يحسّن المناخ من صحته. عندما أصبح واضحاً أنه سيموت، انتقلت الأسرة إلى Indiana للعيش مع والدة Cora الأرملة. توفي Samuel عندما كان هارولد يوري في السادسة من عمره.
تلقى يوري تعليمه في مدرسة ابتدائية Amish، وتخرج منها في سن الرابعة عشرة. ثم التحق بالمدرسة الثانوية في Kendallville بولاية Indiana. بعد التخرج عام 1911، حصل على شهادة معلم من Earlham College، وعمل مدرساً في مدرسة صغيرة في Indiana. انتقل لاحقاً إلى Montana، حيث كانت والدته تعيش آنذاك، واستمر في التدريس هناك.
عشرون سؤالاً وثماني دقائق على الساعة، ونسبة مئوية مقاسة مقابل كل من خاضه. دون تسجيل.
اخوض اختبار الذكاء →التحق يوري بجامعة Montana في Missoula في خريف عام 1914. على عكس الجامعات الشرقية في ذلك الوقت، كانت جامعة Montana مختلطة من حيث الطلاب والمعلمين. حصل على درجة البكالوريوس في علم الحيوان عام 1917.
نتيجة لدخول الولايات المتحدة الحرب العالمية الأولى في ذلك العام، كان هناك ضغط قوي لدعم الجهود الحربية. تربى يوري في طائفة دينية معارضة للحرب. اقترح عليه أحد أساتذته أن يدعم الجهود الحربية بالعمل كيميائياً. التحق يوري بوظيفة في شركة Barrett Chemical Company في Philadelphia، حيث صنع TNT، بدلاً من الالتحاق بالجيش كجندي. بعد الحرب، عاد إلى جامعة Montana كمحاضر في الكيمياء.
تطلبت الحياة الأكاديمية درجة دكتوراه، لذا التحق يوري عام 1921 ببرنامج الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا، Berkeley، حيث درس الديناميكا الحرارية تحت إشراف Gilbert N. Lewis. كانت محاولته الأولى للأطروحة عن أيونية بخار السيزيوم. واجه صعوبات، و Meghnad Saha نشر ورقة أفضل عن نفس الموضوع. كتب يوري بعد ذلك أطروحته عن حالات الأيونة للغاز المثالي، التي نُشرت لاحقاً في مجلة Astrophysical Journal. بعد حصوله على درجة الدكتوراه عام 1923، حصل يوري على منحة من المؤسسة الأمريكية الإسكندنافية للدراسة في معهد Niels Bohr في Copenhagen، حيث التقى بـ Werner Heisenberg و Hans Kramers و Wolfgang Pauli و Georg von Hevesy و John Slater. في نهاية إقامته، سافر إلى Germany، حيث التقى بـ Albert Einstein و James Franck.
عند عودته إلى الولايات المتحدة، تلقى يوري عرض منحة مجلس البحث الوطني لجامعة Harvard، كما تلقى عرضاً ليكون باحثاً في جامعة Johns Hopkins. اختار الأخير. قبل تولي الوظيفة، سافر إلى Seattle بولاية Washington لزيارة والدته. في الطريق، توقف في Everett بولاية Washington، حيث كان يعرف امرأة تدعى Kate Daum. قدمت Kate يوري إلى أختها Frieda. سرعان ما أصبح يوري و Frieda مخطوبين. تزوجا في منزل والدها في Lawrence بولاية Kansas عام 1926. كان للزوجين أربعة أطفال: Gertrude Bessie Elisabeth، وُلدت عام 1927؛ و Frieda Rebecca، وُلدت عام 1929؛ و Mary Alice، وُلدت عام 1934؛ و John Clayton Urey، وُلد عام 1939.
في Johns Hopkins، كتب يوري و Arthur Ruark كتاب Atoms, Quanta and Molecules عام 1930، وهو أحد أوائل النصوص الإنجليزية عن ميكانيكا الكم وتطبيقاتها على الأنظمة الذرية والجزيئية. في عام 1929، أصبح يوري أستاذاً مساعداً للكيمياء في جامعة Columbia، حيث كان من زملائه Rudolph Schoenheimer و David Rittenberg و T. I. Taylor.
الديوتيريوم
في عشرينيات القرن العشرين، اكتشف William Giauque و Herrick L. Johnston نظائر الأكسجين المستقرة. لم تكن النظائر مفهومة بشكل جيد في ذلك الوقت؛ لم يكتشف James Chadwick النيوترون إلا عام 1932. كان هناك نظامان قيد الاستخدام لتصنيفها، بناءً على الخصائص الكيميائية والفيزيائية. تم تحديد الأخير باستخدام مطياف الكتلة. بما أنه كان معروفاً أن الوزن الذري للأكسجين كان أثقل بحوالي 16 مرة من الهيدروجين، افترض Raymond Birge و Donald Menzel أن الهيدروجين كان لديه أيضاً أكثر من نظير واحد. بناءً على الفرق بين نتائج الطريقتين، تنبأوا بأن ذرة هيدروجين واحدة فقط من كل 4500 كانت من النظير الثقيل.
في عام 1931، بدأ يوري البحث عنها. احسب يوري و George Murphy من سلسلة Balmer أن النظير الثقيل يجب أن يكون له خطوط مزاحة نحو الأحمر بمقدار 1.1 إلى 1.8 أنجستروم (1.1×10−10 إلى 1.8×10−10 متر). كان يوري لديه وصول إلى مطياف حيود بطول 21 قدماً (6.4 م)، وهو جهاز حساس تم تثبيته مؤخراً في Columbia وكان قادراً على حل سلسلة Balmer. بدقة 1 Å لكل ملليمتر، كان يجب على الجهاز إنتاج فرق حوالي 1 ملليمتر. ومع ذلك، بما أن ذرة واحدة فقط من كل 4500 كانت ثقيلة، كان الخط على مطياف الحيود خافتاً جداً. قرر يوري بالتالي تأخير نشر نتائجهم حتى يحصل على أدلة أكثر قاطعية على أنها هيدروجين ثقيل.
احسب يوري و Murphy من نموذج Debye أن النظير الثقيل سيكون له درجة غليان أعلى قليلاً من النظير الخفيف. بتسخين سائل الهيدروجين بعناية، يمكن تقطير 5 لترات من سائل الهيدروجين إلى 1 ملليلتر، والذي سيكون غنياً بالنظير الثقيل بمعدل 100 إلى 200 مرة. للحصول على خمسة لترات من سائل الهيدروجين، سافروا إلى معمل التبريد في المكتب الوطني للمعايير في Washington D.C.، حيث حصلوا على مساعدة Ferdinand Brickwedde، الذي كان يوري يعرفه من Johns Hopkins.
تم تبخير العينة الأولى التي أرسلها Brickwedde عند 20 K (−253.2 °C؛ −423.7 °F) عند ضغط 1 جو قياسي (100 kPa). لدهشتهم، لم يُظهر هذا أي دليل على الإثراء. أعد Brickwedde بعد ذلك عينة ثانية تم تبخيرها عند 14 K (−259.1 °C؛ −434.5 °F) عند ضغط 53 mmHg (7.1 kPa). على هذه العينة، كانت خطوط Balmer للهيدروجين الثقيل قوية سبع مرات. نُشرت الورقة التي تعلن عن اكتشاف الهيدروجين الثقيل، الذي أُطلق عليه لاحقاً اسم الديوتيريوم، بشكل مشترك من قِبل يوري و Murphy و Brickwedde عام 1932. حصل يوري على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1934 "لاكتشافه الهيدروجين الثقيل". رفض حضور الحفل في Stockholm، حتى يتمكن من الحضور عند ولادة ابنته Mary Alice.
بالعمل مع Edward W. Washburn من مكتب المعايير، اكتشف يوري لاحقاً السبب وراء العينة الشاذة. كان الهيدروجين الخاص بـ Brickwedde قد تم فصله عن الماء بواسطة التحليل الكهربائي، مما أدى إلى عينة مستنزفة. علاوة على ذلك، أبلغ Francis William Aston الآن أن قيمته المحسوبة للوزن الذري للهيدروجين كانت خاطئة، مما يجعل استدلال Birge و Menzel الأصلي باطلاً. ومع ذلك، فإن اكتشاف الديوتيريوم استمر في الصمود.
حاول يوري و Washburn استخدام التحليل الكهربائي لإنشاء ماء ثقيل نقي. كانت تقنيتهما سليمة، لكن تم التغلب عليهما عام 1933 بواسطة Lewis، الذي كان لديه موارد جامعة كاليفورنيا تحت تصرفه. باستخدام تقريب Born–Oppenheimer، احسب يوري و David Rittenberg خصائص الغازات التي تحتوي على الهيدروجين والديوتيريوم. امتدوا بهذا إلى إثراء مركبات الكربون والنيتروجين والأكسجين. يمكن استخدام هذه كمتتبعات في الكيمياء الحيوية، مما أدى إلى طريقة جديدة تماماً لفحص التفاعلات الكيميائية. أسس يوري مجلة Chemical Physics عام 1932، وكان محررها الأول، خادماً في هذه الصفة حتى عام 1940.
في Columbia، رأس يوري اتحاد الجامعة للديمقراطية والحرية الفكرية. أيد اقتراح Atlanticist Clarence Streit بشأن الاتحاد الفيدرالي للديمقراطيات الرئيسية في العالم، والقضية الجمهورية خلال الحرب الأهلية الإسبانية. كان معارضاً مبكراً للنازية الألمانية وساعد العلماء اللاجئين، بما فيهم Enrico Fermi، بمساعدتهم في العثور على عمل في الولايات المتحدة، والتكيف مع الحياة في بلد جديد.
مشروع مانهاتن
بحلول اندلاع الحرب العالمية الثانية في أوروبا عام 1939، كان يوري معترفاً به كخبير عالمي في فصل النظائر. حتى الآن، كان الفصل يتضمن فقط العناصر الخفيفة. في عامي 1939 و 1940، نشر يوري ورقتين عن فصل النظائر الأثقل واقترح الفصل الطارد المركزي. اكتسب هذا أهمية كبيرة بسبب التكهنات من قِبل Niels Bohr بأن اليورانيوم 235 كان انشطاراً. لأنه كُعتبر "مشكوكاً فيه جداً ما إذا كان يمكن إنشاء تفاعل متسلسل دون فصل 235 عن بقية اليورانيوم"، بدأ يوري الدراسات المكثفة حول كيف يمكن تحقيق تخصيب اليورانيوم. بغض النظر عن الفصل الطارد المركزي، اقترح George Kistiakowsky أن الانتشار الغازي قد يكون طريقة ممكنة. كانت هناك احتمالية ثالثة هي الانتشار الحراري. نسّق يوري جميع جهود البحث عن فصل النظائر، بما في ذلك الجهد لإنتاج الماء الثقيل، الذي يمكن استخدامه كمخفف نيوترونات في المفاعلات النووية.
في مايو 1941، تم تعيين يوري في لجنة اليورانيوم، التي أشرفت على مشروع اليورانيوم كجزء من لجنة البحث الدفاعي الوطني NDRC. في عام 1941، قاد يوري و George B. Pegram بعثة دبلوماسية إلى England لتأسيس التعاون بشأن تطوير القنبلة الذرية. كان البريطانيون متفائلين بشأن الانتشار الغازي، لكن كان واضحاً أن كلا الطريقتين الغازية والطارد المركزي واجهتا عقبات تقنية هائلة. في مايو 1943، مع اكتساب مشروع مانهاتن زخماً، أصبح يوري رئيس معامل المواد البديلة في وقت الحرب SAM Laboratories في Columbia، التي كانت مسؤولة عن الماء الثقيل وجميع عمليات إثراء النظائر باستثناء العملية الكهرومغناطيسية
