أرسل ميغناد ساها ورقته عن التأيّن من كالكوتا في 4 مارس 1920، وأعطى الفلكيين مقياسا لحرارة النجوم، ورُشّح لجائزة نوبل سبع مرات دون أن يفوز

تعطي معادلة ساها للتأيّن نسبة الذرات في غاز ساخن التي فقدت إلكترونا، عند درجة حرارة وضغط معلومين. ويستخدمها الفلكيون لتحويل الخطوط المظلمة في ضوء النجم إلى درجة حرارة سطحه. أرسل ميغناد ساها، وكان حينها محاضرا في جامعة كالكوتا، أولى أوراقه عنها إلى مجلة Philosophical Magazine في 4 مارس 1920، بحسب الفيزيائي أرناب راي تشودهوري من المعهد الهندي للعلوم، الذي يضع عمر ساها حينها عند 26 عاما.

يسجّل أرشيف جائزة نوبل ساها مرشحا سبع مرات بين 1930 و1955، ولم يفز قط. وفي قصته نقطتان متنازع عليهما: من كتب المعادلة أولا، ولماذا تجاوزته لجنة نوبل. وكل منهما موسومة أدناه، مع اسم صاحب الادعاء.

محاضر لم يكن له مشرف بحثي

وُلد ساها في 6 أكتوبر 1893 في قرية سيوراتالي قرب دكا، وكان ابن صاحب دكان بقالة صغير، بحسب تشودهوري. التحق بكلية بريزيدنسي في كالكوتا عام 1911 ونال البكالوريوس عام 1913 والماجستير عام 1915. وجاء زميله ساتيندرا ناث بوز الأول في الامتحانين، وساها ثانيا.

تقول Banglapedia إن أشوتوش موخرجي عيّنه محاضرا في كلية العلوم الجديدة في كالكوتا عام 1916. وفي رسالة لاحقة إلى الفلكي إتش. إتش. بلاسكيت، اقتبسها تشودهوري، قال ساها إنه كُلّف عام 1917 بتدريس مزيج غريب: الديناميكا الحرارية والمطيافية وشكل الأرض. وكان قد قرأ كل ما وقع عليه من فلك وفيزياء، ومنها كتابان لأغنيس كلارك عن الشمس والنجوم. ويرى تشودهوري أن هذه القراءة المتفرقة مكّنته من الجمع بين ثلاثة ميادين كان المتخصصون يبقونها منفصلة: نظرية الاتزان الكيميائي وتجارب الفيزياء الذرية وطيف النجوم.

اللغز عند حافة الشمس

أثناء الكسوف الكلي للشمس يغطي القمر قرصها لبضع ثوان، فيظهر الغاز الرقيق فوق السطح مباشرة بضوئه الخاص. تلك الطبقة هي الكروموسفير، ويسمى ضوؤها الطيف الوميضي. ويقول تشودهوري إن خطوطه المضيئة كثيرا ما كانت في مواضع تختلف اختلافا كبيرا عن الخطوط المظلمة في ضوء الشمس العادي، ولم يستطع أحد تفسير السبب.

وكان الكالسيوم أوضح الأمثلة. ففي ضوء الشمس العادي خط مظلم للكالسيوم المتعادل عند 422.7 نانومترا، وخطان للكالسيوم الذي فقد إلكترونا واحدا، هما الخطان H وK، عند 396.9 و393.4 نانومترا. وفي أعلى الكروموسفير غاب الخط المتعادل وصار الخطان H وK أقوى بكثير. وكان الفلكيون يظنون حينها أن تلك الطبقة أبرد من سطح الشمس، وهو ما ينبغي أن يعني تأيّنا أقل لا أكثر.

عالج ساها نزع الإلكترون من الذرة كتفاعل كيميائي يستقر عند حالة اتزان. وبيّن أن الاتزان يتوقف على الضغط كما يتوقف على الحرارة. والضغط يقل مع الارتفاع، فتزداد نسبة الكالسيوم المتأيّن كلما ارتفعنا، ولا يكاد يبقى كالسيوم متعادل في أعلى الكروموسفير. ولكي يضع أرقاما احتاج إلى الطاقة التي تنزع إلكترونا من كل عنصر، فأخذها من جهود التأيّن التي قاسها فرانك وهيرتز وماكلينان وغيرهم. والورقة، بعنوان “التأيّن في كروموسفير الشمس”، منشورة في المجلد 40 من Philosophical Magazine، من الصفحة 472.

من خطوط الكالسيوم إلى مقياس للحرارة

كان فلكيو هارفارد قد صنفوا النجوم بحسب أطيافها في الفئات O وB وA وF وG وK وM. والسؤال المفتوح، في رواية تشودهوري، هل النجوم المختلفة الألوان مصنوعة من مواد مختلفة. وفي ورقة “عن نظرية فيزيائية لأطياف النجوم” بيّن ساها أن تركيبا واحدا عند درجات حرارة مختلفة يعطي أطيافا مختلفة.

بافتراض ضغط جوي واحد، وجد أن الكالسيوم يتأيّن تماما مرة واحدة، أي يفقد إلكترونا واحدا، قرب 13,000 كلفن. والخط المتعادل بالكاد يُرى في نجوم الفئة B الأشد حرارة، فجعل حرارة تلك النجوم نحو 13,000 كلفن. ويُنزع إلكترون ثان قرب 20,000 كلفن، وهذا يحدد موضع اختفاء الخطين H وK. وبالمرور على خطوط كثيرة، يكتب تشودهوري، رسم ساها التسلسل الطيفي كله على مقياس للحرارة. وختم الورقة بقوله إن الأطياف تكشف عن عمليات فيزيائية تتتابع مع تغير الحرارة من 3000 كلفن إلى 40,000 كلفن.

سافر ساها إلى إنجلترا بمنحة دراسية، وعمل بين نوفمبر 1920 وفبراير 1921 في مختبر ألفريد فاولر في إمبريال كوليدج بلندن. وسُحبت الورقة الرابعة من Philosophical Magazine، وأعيدت كتابتها على نحو أربعة أشهر بنقد من فاولر، ثم طُبعت في Proceedings of the Royal Society عام 1921. ويلاحظ تشودهوري أن ساها استخدم 7,500 كلفن لسطح الشمس، والرقم الصحيح قريب من 5,800 كلفن.

وتبنى آخرون النظرية سريعا. فمدّها هنري نوريس راسل في برينستون إلى خلائط الغازات، وكتب إس. روسلاند في كتابه المدرسي عام 1936: “لا يمكن المبالغة في تقدير الدفعة التي أعطاها عمل ساها للفيزياء الفلكية”.

واختُبر تنبؤ في غضون أسابيع. فقد توقع ساها خطوطا للبوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم في أطياف البقع الشمسية، حيث الغاز أبرد، وفي 9 يوليو 1921 طلب من جورج إلري هيل في مرصد ماونت ويلسون بكاليفورنيا أن يكلّف أحدا بالنظر. وردّ راسل، وكان يعمل في ماونت ويلسون، في 3 أغسطس بأن “تنبؤاتك عن خطوط الفلزات القلوية تأكدت تماما”. وأضاف أن الروبيديوم موجود.

أطروحة سيسيليا باين

عرفت سيسيليا باين، وهي شابة إنجليزية في هارفارد، عمل ساها. وتذكر APS News أن 1 يناير 1925 هو تاريخ إنهائها أطروحتها Stellar Atmospheres التي طبّقت فيها معادلاته على أطياف هارفارد. ويقول سيدني بيركوفيتز في Physics World إنها جمعت مستويات طاقة قيست حديثا مع نظرية ساها، وخرجت بحرارة نحو 20,000 كلفن لنجوم الفئة B و3,000 كلفن لنجوم الفئة M.

وكانت نتيجتها عن الهيدروجين هي المفاجأة. تقول APS News إن ذرة هيدروجين واحدة فقط من كل 200 مليون في جو الشمس عند 5,700 كلفن تكون في الحالة التي تنتج خطوط بالمر الامتصاصية، ولذلك تقلل هذه الخطوط من تقدير كمية الهيدروجين. وخلصت إلى أن الهيدروجين والهيليوم يسودان الشمس والنجوم.

واعترض راسل، وكان ممتحنا خارجيا للأطروحة، وتختلف الروايات في ما فعلته بعد ذلك. تقول APS News إنه أقنعها بحذف الاستنتاج. ويقول بيركوفيتز إن النص النهائي وصف الوفرة الهائلة بأنها “شبه مؤكد أنها غير حقيقية”، وإن راسل وصل إلى الوفرة نفسها بطريقة أخرى عام 1929.

من كتب المعادلة أولا

أشاد ساها بكاتب سابق في ورقته الأولى. فقد وجد تشودهوري أن جون إيغرت، وهو كيميائي فيزيائي عمل مع فالتر نيرنست في برلين، كتب العلاقة في ورقة عام 1919، وأن إف. إيه. ليندمان كتبها في العام نفسه في مذكرة بـPhilosophical Magazine عن العواصف المغناطيسية. وكان إيغرت لا يستطيع إجراء الحساب إلا للهيدروجين، إذ لم تكن لديه وسيلة للحصول على رقم الطاقة للعناصر الأخرى، وسمّاه ساها مصدر المعادلة.

ولم يعلم ساها بمذكرة ليندمان حتى التقاه في لندن عام 1921، كما كتب إلى بلاسكيت. وردّ بلاسكيت بأن فيزيائيي أكسفورد يشعرون بأن ليندمان لم ينل حقه من التقدير، لكنه قال إنه لا يشاركهم الشك: “أنت من بيّن مدى خصوبة هذه الفكرة”.

ويخلص تشودهوري إلى أن ساها كان أول من رأى أن المعادلة، إذا اقترنت ببيانات الفيزياء الذرية، تستطيع تفسير أطياف النجوم. ولم يجد في الأدبيات أي قول يشكك في تسمية المعادلة باسم ساها. أما عن فاولر، فكتب ساها إلى بلاسكيت عام 1946 أنه كان ضيفا وزميلا في مختبر فاولر لا طالبا، وأن أوراقه الثلاث الأولى كُتبت في الهند.

الله أباد وكالكوتا والمختبر الذي لم يحصل عليه

انتقل ساها إلى مختبر نيرنست في برلين في فبراير 1921 لاختبار النظرية تجريبيا. ويقول تشودهوري إن ذلك العمل لم يثمر ورقة منشورة، وإن كان ساها قد أخبر أشوتوش موخرجي في أغسطس 1921 أنه أثبت أن الغازات يمكن تأيينها بالحرارة وحدها. وعاد إلى كالكوتا أستاذا في كرسي خيرا، ثم انتقل في أكتوبر 1923 إلى الله أباد، بحسب Banglapedia، حيث درّس حتى 1938. ولا يزال الفرن الذي بناه هناك قائما في قبو قسم الفيزياء بجامعة الله أباد، يكتب تشودهوري، وقد أخرج ورقة قصيرة واحدة عام 1927 مع طلابه.

انتخبت الجمعية الملكية ساها زميلا عام 1927، وكان رابع هندي فقط يُنتخب في أوائل القرن العشرين، يكتب تشودهوري، بعد رامانوجان وجاغديش تشاندرا بوس وسي. في. رامان. ويقول، نقلا عن المؤرخ ديفيد ديفوركين، إن الجمعية أجرت أولا استفسارات متحفظة عن صلات ساها في شبابه بالثوريين.

ويسجّل تشودهوري كذلك خلافا. فقد قال إس. إن. بوز إن ساها يفتقر إلى مهارات تجريبية جيدة، وهو ما أزعج أستاذ كرسي باليت، سي. في. رامان. وفي رسالة عام 1946 إلى بلاسكيت نفى ساها أنه كان تلميذا لرامان قط: “لم أدِن له بشيء في حياتي، سوى سوء النية المستمر ومحاولة إيذائي كلما أمكن”. وهذه رواية ساها وحده.

Science and Culture والتخطيط ودامودار

في عام 1935 أسس ساها جمعية الأخبار العلمية الهندية في كالكوتا، ويقول زميله دي. إم. بوز إنه استخدم مجلتها Science and Culture، من 1935 إلى 1953، للدعوة إلى تطبيق العلم في التنمية الوطنية.

وفي أكتوبر 1938 دعا سوبهاس تشاندرا بوز، وكان حينها رئيس المؤتمر، إلى اجتماع لوزراء الصناعة في الولايات أنشأ لجنة التخطيط الوطني. وسُمّي جواهر لال نهرو رئيسا لها، ويقول دي. إم. بوز إن ساها كان عضوا فيها، ورأس لجنتها الفرعية للطاقة والوقود، وشارك في لجنة النقل النهري والري. ويضيف بوز أن ساها قاتل الخطة الغاندية للقرى المكتفية ذاتيا، ووصفها بأنها “عبادة المغزل وعربة الثور”.

وأعطاه فيضان دامودار عام 1943 مشروعا محددا. تقول صفحة التاريخ الخاصة بمؤسسة وادي دامودار إن حكومة البنغال عيّنت لجنة تحقيق في فيضان دامودار كان مهراجا بردوان وساها عضوين فيها. واقترحت اللجنة هيئة على غرار هيئة وادي تينيسي في الولايات المتحدة، وسدودا بسعة إجمالية 1.5 مليون فدان قدم. وقدّم دبليو. إل. فوردوين، وهو مهندس كبير من تلك الهيئة، مذكرة أولية في أغسطس 1944، وقامت المؤسسة في 7 يوليو 1948 بوصفها أول مشروع متعدد الأغراض لوادي نهر في الهند المستقلة.

ويقول دي. إم. بوز إن سلسلة ساها في Science and Culture بعد الفيضان اقترحت ذلك المخطط، وإن فوردوين جيء به بناء على اقتراح ساها. وتنسب صفحة المؤسسة إلى بي. آر. أمبيدكار، وكان حينها في حكومة ما قبل الاستقلال، الفضل في دفع جانب الحكومة المركزية. ويعطي بوز ساها فضل مخطط يكيّف نموذج تينيسي مع الهند، لكنه رأى أن الجمع بين الري والكهرباء المائية في وادٍ غني بالفحم خطأ، وطالب بتدقيق.

مقعد في البرلمان

يسجّل تقرير لجنة الانتخابات عن أول انتخابات عامة “ميغناث شاه” من الحزب الاشتراكي الثوري فائزا في كالكوتا الشمالية الغربية، بـ74,124 صوتا (53.05 في المئة) مقابل 51,168 (36.62 في المئة) لبرابهو دايال هيمسينغكا من حزب المؤتمر، بنسبة مشاركة 36.52 في المئة. ويقول شيامل بهادرا في The Statesman إن ساها فاز مستقلا.

ويقتبس دي. إم. بوز قول ساها حين دخل البرلمان عام 1952، موضحا أنه خارج الحركة السياسية في شبابه: “عشت في البرج العاجي حتى عام 1930”. ويقول بوز إن ساها كتب افتتاحيات ناقدة عن أول خطة خمسية، وإن قرار نهرو وضع الطاقة الذرية تحت إشراف هومي بهابا لا بد أنه خيّب أمله. وتوفي ساها في 16 فبراير 1956 في نيودلهي، بحسب Banglapedia، أثناء زيارة لحضور اجتماع للجنة التخطيط.

معهد الفيزياء النووية

تولى ساها كرسي باليت عام 1938. يقول معهد ساها للفيزياء النووية إنه رأى وعد العلم النووي في الانشطار الذي اكتشفه أوتو هان وفريتز شتراسمان عام 1939، وأدخل الفيزياء النووية في مناهج الدراسات العليا بحلول 1940، وقرر أن يبني سيكلوترونا صغيرا، وهو آلة تسرّع الجسيمات المشحونة، بدل أن يشتريه. ويقول دي. إم. بوز إن وساطة نهرو جلبت 60,000 روبية من صندوق دورابجي تاتا.

وضع شياما براساد موخرجي حجر الأساس، ويقول المعهد إنه تأسس عام 1949. وافتتحت إيرين جوليو كوري المبنى في 11 يناير 1950، وهو تاريخ يُحتفل به الآن يوما للتأسيس. أما دي. إم. بوز وBanglapedia فيعطيان بدلا من ذلك 1948 لحجر الأساس و1951 للافتتاح. وحمل المعهد اسم ساها بعد وفاته.

سبعة ترشيحات وبلا جائزة

يسجّل الأرشيف ترشيحاته هكذا: ترشيحان في الفيزياء 1930 (من ديهيندرا بوز وسيسير ميترا)، ثم آرثر كومبتون عام 1937، وميترا عام 1939، وكومبتون عام 1940، وميترا عام 1951 وميترا عام 1955. ورشّح ساها نفسه أرنولد زومرفيلد عام 1951.

ويعطي سينغ وريس، اللذان اعتمدا على أوراق لجنة نوبل، تفاصيل 1930. دُعي تسعة وثلاثون شخصا إلى الترشيح وفعل ذلك 37، فكانت هناك 21 توصية صالحة. نال رامان 10 وساها اثنتين، كلتاهما من كالكوتا، في رسالة مشتركة مؤرخة 25 يناير 1930. ويقول المؤلفان إن أي عالم غربي لم يرشح ساها في تلك السنة، رغم أنه كتب إلى نيلز بور في 30 سبتمبر 1929 أن كومبتون ينوي ذلك. ويُظهر الأرشيف ترشيح كومبتون له عامي 1937 و1940، لا 1930.

وكتب الجيوفيزيائي كارلهايم-غيلينشولد تقريرا من أكثر من أربع صفحات بقليل عن عمل ساها. وقالت اللجنة إنه بالغ الأهمية للفيزياء الفلكية، لكنها قالت، بحسب ترجمة سينغ وريس، إنه “بالكاد يمكن عدّه اكتشافا فيزيائيا جديدا”، وإنه تطبيق لبيانات معروفة أكثر منه شيئا آخر. وحكمت بأن عمله عن ضغط الإشعاع الانتقائي نتيجة منطقية لمعادلة التأيّن. ويضيف المؤلفان قراءتهما الخاصة: كان أثر رامان يحتاج إلى مصباح زئبق ومطياف فقط، بينما تطلب عمل ساها تلسكوبات كبيرة وتجارب عند حرارة عالية لا تقدر عليها إلا مختبرات قليلة. ويلاحظ تشودهوري أن ساها كان أحد ثلاثة مرشحين دُرسوا عن قرب عام 1930، وأن الجائزة لم تذهب إلى فيزيائي فلكي في أوائل القرن العشرين حتى فاز بها هانس بيته عام 1967 عن “اكتشافاته المتعلقة بإنتاج الطاقة في النجوم”، بعبارة حيثيات نوبل.

يسجّل الأرشيف أسماء المرشِّحين لا الأسباب، ولا يورد أي من المصادر المستخدمة هنا منطق اللجنة بعد 1930. وجاء آخر ترشيح لساها من سيسير ميترا عام 1955.