ويليام هنري براغ: المتأخر الذي قرأ البلورات

بحلول سن الأربعين، لم يكن قد نشر أي شيء تقريباً. لقد أمضى ثمانية عشر عاماً في الجانب الآخر من العالم وهو يدرس الرياضيات والفيزياء لطلاب المرحلة الجامعية في أستراليا، وكان قد تولى تلك الوظيفة في سن الثالثة والعشرين وهو لا يعرف - باعترافه الشخصي - سوى القليل جداً عن الفيزياء. ثم، في عام 1904، بدأ في إجراء البحوث، وفي غضون ثلاث سنوات أصبح زميلاً في الجمعية الملكية، وفي غضون أحد عشر عاماً أصبح حائزاً على جائزة نوبل، وفي غضون تسعة عشر عاماً أصبح مديراً للمعهد الملكي. إن المسيرة المهنية لويليام هنري براغ (William Henry Bragg) هي تفنيد دائم لفكرة أن الفيزياء لعبة للشباب.

مزرعة في كمبرلاند وثالث 'رانغلر'

وُلد في ويستوارد (Westward) في كمبرلاند في 2 يوليو 1862. توفيت والدته عندما كان في السابعة من عمره، فنشأ في رعاية عمه، ودرس في أكاديمية روبرت سميث (Robert Smyth Academy) ثم كلية الملك ويليام (King William's College) في جزيرة مان قبل أن ينتقل إلى كلية ترينيتي في كامبريدج. في عام 1884، جاء في المرتبة الثالثة في قائمة 'رانغلر' (Wrangler) في اختبارات الرياضيات - أي الثالث على مستوى البلاد في أصعب امتحان كانت بريطانيا تعقده آنذاك.

الثالثة والعشرون، ولا معرفة بالفيزياء تقريباً

بعد عامين، وفي سن الثالثة والعشرين، عُين أستاذاً للرياضيات والفيزياء في جامعة أديلايد. كان يمتلك المعرفة الرياضية، لكنه لم يكن يمتلك المعرفة الفيزيائية، وقد كرس الكثير من سنواته الأولى في أستراليا لاكتسابها وبناء المرافق العلمية للجامعة من لا شيء تقريباً. في عام 1889 تزوج من غويندولين تود (Gwendoline Todd)، ابنة عالم الفلك تشارلز تود (Charles Todd)؛ وأنجبا ثلاثة أطفال: غويندولين ولورانس وروبرت. لما يقرب من عقدين من الزمن، كان براغ، وفقاً لمعايير الفيزياء البحثية، غير مرئي.

البداية في سن الحادية والأربعين

حدث التغيير في عام 1904، عندما كان في الحادية والأربعين من عمره، من خلال العمل على تأين الغازات وامتصاص جسيمات ألفا. لقد كانت فيزياء تجريبية جادة من النوع الذي كان يعيد تشكيل فهم المادة في ذلك الوقت، وسرعان ما تم الاعتراف بها: تلا ذلك انتخابه للجمعية الملكية في غضون ثلاث سنوات. وفي عام 1909 عاد إلى إنجلترا كأستاذ في جامعة ليدز.

ليدز ومقياس الطيف

في عام 1912، أظهر ماكس فون لاوي (Max von Laue) أن البلورة ستحيد الأشعة السينية إلى نمط مميز من البقع - وهي نتيجة أثبتت في الوقت نفسه أن الأشعة السينية تتصرف كموجات وأظهرت أن البلورات مبنية على شبكة منتظمة. كان لدى لاوي ظاهرة، لكن لم يكن لدى أحد بعد طريقة لدراستها.

قدم براغ نصف الطريقة وقدم ابنه الأكبر النصف الآخر. لورانس، الذي كان حينها شاباً في كامبريدج، توصل إلى العلاقة المعروفة عالمياً الآن باسم قانون براغ: معادلة تربط بين الطول الموجي للأشعة السينية، والمسافة بين مستويات الذرات في البلورة، والزاوية التي تنعكس بها الأشعة. وبإعادة ترتيبها، تتيح لك إجراء الاستدلال بشكل عكسي - قياس الزوايا، ومعرفة الطول الموجي، وحساب مكان وجود الذرات.

بنى ويليام هنري براغ الأداة التي جعلت هذا الأمر عملياً. سمح مقياس الطيف بالأشعة السينية الخاص به بقياس الانعكاسات من وجه البلورة بشكل منهجي ودقيق بدلاً من تصويرها والتخمين بشأنها، وبفضله بدأ الاثنان في تحديد البنية الذرية للمواد الحقيقية، بدءاً بالأملاح البسيطة والجزيئات الصغيرة. وبينهما حولا الفضول إلى تقنية، والتقنية إلى علم. ذهبت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1915 لكليهما، لتحليل بنية البلورات بواسطة الأشعة السينية. كان لورانس في الخامسة والعشرين من عمره، وظل أصغر حائز على الجائزة في تاريخها حتى عام 2014. ولا تزال الجائزة الوحيدة التي تقاسمها أب وابنه لنفس العمل.

لم يكن عام 1915 عاماً جيداً في العائلة، فقد توفي روبرت براغ (Robert Bragg)، الابن الأصغر، متأثراً بجراحه في جاليبولي في سبتمبر من ذلك العام.

المعهد الملكي

انتقل براغ إلى كلية لندن الجامعية في عام 1915 وفي عام 1923 إلى المعهد الملكي كأستاذ فوليريان (Fullerian Professor)، حيث أدار المعهد ومختبر ديفي-فاراداي التابع له لبقية حياته. حول المعهد الملكي إلى أحد مراكز علم البلورات الرائدة في العالم، وكان شراحاً موهوباً بشكل غير عادي - حيث كان يقدم محاضرات عيد الميلاد في المعهد الملكي بشكل متكرر، وله كتب عن الصوت والضوء موجهة للقارئ العام. حصل على لقب فارس في عام 1920، وحصل على ميدالية رمفورد (Rumford Medal) عام 1916، وميدالية كوبلي (Copley Medal) عام 1930، ووسام الاستحقاق (Order of Merit) عام 1931، وشغل منصب رئيس الجمعية الملكية من 1935 إلى 1940.

لماذا يُسمى ويليام عبقرياً

يجب أن تبدأ الرواية الصادقة بمسألة الفضل، لأنها لاحقت اسم براغ لقرن من الزمان. القانون يخص لورانس. وقد قال والده ذلك في ذلك الوقت، حيث كتب إلى مجلة نيتشر (Nature) أن ابنه قد أنتج النظرية التي تجعل من الممكن حساب مواقع البقع لأي ترتيب للبلورة واللوحة، وقال لورانس ذلك في نهاية حياته: "يقال أحياناً أنني ووالدي بدأنا تحليل الأشعة السينية معاً، لكن هذا لم يكن الواقع في الحقيقة". ومع ذلك، استمر العالم في نسب الفضل للرجل الأكبر سناً والأكثر شهرة - فقد تم استبعاد لورانس من مؤتمر سولفاي عام 1913 الذي حضره والده، وكان تعليق رذرفورد (Rutherford) لويليام بشأن ميدالية بارنارد التي تقاسماها في عام 1915 هو: "من المبكر جداً أن يحصل صبيك على هذه الأوسمة". لاحظ ويليام نفسه أن الناس كانوا يميلون إلى إعطائه الفضل الأول في المناسبات التي كان ينبغي أن تذهب لابنه. بدأ لورانس في استخدام اسمه الأوسط للهروب من هذا الارتباك.

لذا فإن الحجة لصالح ويليام هنري براغ لا يمكن أن تعتمد على النظرية وحدها. بل تعتمد على الأجهزة وعلى الحكم. مقياس الطيف بالأشعة السينية هو السبب في أن علم البلورات أصبح تخصصاً عملياً بدلاً من مجرد عرض تجريبي: جهاز دقيق بما يكفي لتحويل نمط الحيود إلى قياس موثوق، صممه شخص يمتلك مزيجاً نادراً من رياضيات 'الرانغلر' ويدين تجريبيتين عمليتين. وهناك المزاج أيضاً - رجل علم نفسه موضوعاً كاملاً في الثالثة والعشرين، وبدأ بحثاً أصلياً في الحادية والأربعين، ثم في ذروة شهرته، قضى طاقته في الإصرار علناً على أن الفكرة المركزية تعود لابنه. هذه ليست عبقرية بالمعنى المعتاد. إنها شيء أندر من ذلك.

الإرث

توفي براغ بسبب فشل في القلب في لندن في 12 مارس 1942، عن عمر يناهز تسعة وسبعين عاماً. استمرت الطريقة التي أسسها هو ولورانس في تحديد بنية ترتيب الذرات في المعادن والمواد المعدنية والفيتامينات والبروتينات وفي عام 1953، الحمض النووي (DNA) - وهو عمل تم في مؤسسات شكلتها عائلة براغ، بواسطة باحثين استخدموا أحفاد مقياس الطيف الذي بناه في ليدز. لقد تدفقت جوائز نوبل من علم البلورات بالأشعة السينية أكثر من أي تقنية أخرى في العلوم الفيزيائية. معظم ما نعرفه عن شكل العالم الجزيئي تمت قراءته من البلورات بالطريقة التي بدأ صبي مزرعة من كمبرلاند في بنائها عندما تجاوز الأربعين.