ויליאם הנרי בראג

ויליאם הנרי בראג
William Henry Bragg

לידה	2 ביולי 1862
פטירה	12 במרץ 1942 (בגיל 79)
ענף מדעי	כימיה, פיזיקה
מקום מגורים	אנגליה
פרסים והוקרה	חתן פרס נובל לפיזיקה לשנת 1915
הערות	אביו של ויליאם לורנס בראג
תרומות עיקריות
מחקר של המבנה הגבישי של החומר באמצעות עקיפה של קרני רנטגן

סר וִילְיִאם הֶנְרִי בּרַאג (באנגלית: Sir William Henry Bragg‏; 2 ביולי 1862 - 12 במרץ 1942), היה פיזיקאי וכימאי אנגלי, שזכה יחד עם בנו, ויליאם לורנס בראג, בפרס נובל לפיזיקה לשנת 1915 על המחקר שביצעו במבנה הגבישי של החומר באמצעות עקיפה של קרני רנטגן. בראג היה נשיא החברה המלכותית בשנים 1935–1940.

ביוגרפיה

בראג היה בנם של רוברט ג'ון בראג, קברניט ימי שהפך לאיכר ואשתו מרי ווּד, בתו של איש כמורה. הוא נולד בווסטווֹרד (Westward), כפר הסמוך לעיירה ויגטון (Wigton), אז במחוז קמברלנד (Cumberland) (כיום במחוז קמבריה). אמו מתה כשהיה בן שבע והוא נשלח להתגורר עם שני דודיו מצד אביו שניהלו בית מרקחת וחנות מכולת בעיר השוק מרקט הארבורו (Market Harborough) במחוז לסטרשייר בצפון אנגליה. הוא חי שם כשהוא כמעט מנותק לחלוטין מחברת ילדים אחרים. בראג למד בהצטיינות בבית הספר המקומי הוותיק שאחד מדודיו הקים מחדש.

ב-1875 הוא זכה במלגה ללימודים בקולג' המלך ויליאם (King William's College), בית ספר תיכון יוקרתי באי מאן, שהיה אז בית ספר לבנים בלבד. בתחילה התקשה להסתגל לתנאים החדשים, אך כיוון שהצטיין בלימודים ובספורט מונה בסופו של דבר לתפקיד "נער ראשי" (head boy). שנת הלימודים האחרונה באי מאן אופיינה בדבקות דתית קיצונית בה הפחידו את התלמידים בסיפורי אימה על אש הגיהנום ועל קללת נצח. שנה זו עיצבה את יחסו לדת של בראג. שנים אחר כך נהג בראג לספר כי שנתו האחרונה בקולג' המלך ויליאם הייתה איומה וכי החוויות של תקופה זו גרמו לו להתייחס לספרי הקודש (התנ"ך והברית החדשה) כאל ספרים דוחים שאותם נמנע מלקרוא. בהרצאה על "מדע ואמונה" אותה נשא בראג בקיימברידג' ב-1941 אמר: "אני בטוח שאני לא היחידי שבצעירותו גרמו הפירוש המילולי של הטקסטים של כתבי הקודש לשנים של פחד וייסורים מרים". עם זאת יחסו לדת היה אמביוולנטי. הוא ייחס את ההשפעה הגדולה על סגנון כתיבתו הצלול והמאוזן דווקא לתנ"ך של המלך ג'יימס, ובספרו "עולם הקול" סיכם בראג את דעתו: "מהדת נובעת מטרת האדם, מהמדע מגיעה היכולת להגשימה".

לאחר שזכה במלגה בשנת 1881, למד בראג בטריניטי קולג' שבאוניברסיטת קיימברידג'. הוא התמקד בלימודי המתמטיקה (אחר־כך הצטער כי בחר להתמחות בנושא אחד בלבד). בראג היה בודד למדי בקיימברידג' שכן היה עני וחסר קשרים חברתיים. ביוני 1884 סיים בראג את לימודיו במקום השלישי (המכונה באנגלית, במינוח המיוחד לאוניברסיטת קיימברידג', third Wrangler) בחלק השני של הרמה העליונה של מבחני המתמטיקה היוקרתיים של אוניברסיטת קיימברידג' המכונים טריפוס (Tripos). בינואר 1885 הוא הגיע למקום הראשון בחלק השלישי (האופציונלי) של מבחני הטריפוס. בתחילת 1885 הוא החל ללמוד פיזיקה במעבדת קוונדיש שבקיימברידג'.

אוניברסיטת אדלייד

ב-1885 קיבל בראג מינוי לשמש כ"פרופסור למתמטיקה טהורה ושימושית על שם אלדר, שגם ילמד פיזיקה" באוניברסיטת אדלייד שבעיר אדלייד, בירת אוסטרליה הדרומית. כשהחל ללמד שם בתחילת 1886, גילה שהוטלה עליו האחריות על כל תחום המתמטיקה והפיזיקה באוניברסיטה, כשלעזרתו עומד אסיסטנט אחד בלבד, למרות שהידע שלו בפיזיקה היה אז מזערי ביותר. בכל האוניברסיטה למדו אז כמאה סטודנטים בלבד ורק שניים מהם למדו פיזיקה. בשנותיו הראשונות באוניברסיטה לא עסק בראג במחקר. במקביל לעבודת ההוראה הוא הצטרף כשוליה לחברה של יצרני מכשירים ולמד להכין מתקנים שונים כדי שיוכל לשפר את ציוד המעבדה הלקוי שברשותו. ידע זה בייצור מכשירים עתיד היה להיות שימושי מאד שנים אחר־כך (1912) כשפיתח בראג את ספקטרומטר היינון הקרוי על שמו.

בראג מצא את החברה האוסטרלית פתוחה הרבה יותר מזו האנגלית. הוא הרבה להתרועע, לשחק טניס וגולף ואף סייע להביא לאוסטרליה הדרומית את משחק הלקרוס. בראג התארח לעיתים קרובות בביתו של האסטרונום ומנהל הדואר של אוסטרליה הדרומית, סר צ'ארלס טוד (Sir Charles Todd), וב-1 ביוני 1889 נשא לאישה את בתו, גוונדולין (Gwendoline). עשרה חודשים אחר־כך, ב-31 במרץ 1890, נולד בנם הראשון, ויליאם לורנס בראג. לזוג בראג נולדו עוד שני ילדים: גוונדולין, שלימים תכתוב את הביוגרפיה של אביה, ורוברט, שנהרג בקרב גליפולי במלחמת העולם הראשונה. גוונדולין בראג האם הייתה ציירת מוכשרת ובעידודה החל גם בעלה לצייר בצבעי מים. השניים הציגו תערוכות במשותף.

בראג דגל ברעיון שהאוניברסיטה אמורה לשמש כמקור לידע ושיש להקרין ולהפיץ את הידע לכל סביבותיה, וכמרצה למתמטיקה ופיזיקה דאג לבצע זאת בתחומו. לשם כך הזמין מורים מאזורי הכפר לשמוע את הרצאותיו חינם. בשנותיו הראשונות באוניברסיטה הרחיב בראג את ידיעותיו בפיזיקה והתחום קסם לו. הוא נהג להרצות במסגרת הקורסים לפיזיקה וגם בהרצאות פומביות, כשהוא מחייה את ההרצאות על ידי הדגמות חיות. תחום האלקטרומגנטיות עניין אותו במיוחד. באחד הימים בשנת 1895, כשערך ניסוי במתנד הרץ, ביקר אותו ארנסט רתרפורד, שהיה בדרכו מניו זילנד מולדתו לאוניברסיטת קיימברידג'. הייתה זו התחלה של ידידות חשובה רבת שנים. שנה אחר־כך, כשלמד בראג על תגליתו של וילהלם רנטגן, גילוי קרני הרנטגן, הוא בנה בעצמו שפופרת ריק והצליח לייצר את הקרינה המדוברת. כשוויליאם לורנס, בנו בן השש, נפל מתלת אופן ושבר את מרפקו, השתמש בראג בקרני רנטגן לצילום השבר וזה היה צילום הרנטגן הראשון ביבשת אוסטרליה. אבל יחלפו שנים רבות לפני שבראג יחזור לחקר קרני רנטגן וקרינות מייננות אחרות.

בראג החל לערוך מחקרים משמעותיים בתחום הפיזיקה רק לאחר שעבר את גיל 40. משנת 1903 החל בראג לערוך ניסויים ברדיואקטיביות ולכתוב סדרת מאמרים בנושא. במפגש השנתי של האגודה האוסטרלאסיינית לקידום המדע (כיום "האגודה האוסטרלית והניו זילנדית לקידום המדע") שנערך בדנידין שבניו זילנד ב-1904, נשא בראג בתוקף תפקידו כאחראי על נושא הפיזיקה באגודה את הנאום "כמה מההתפתחויות האחרונות בתאוריית היינון של גזים". בנאום הוא דן ביכולת החדירה של חלקיקי אלפא ובטא וקרינת גמא. נאום זה היה אחר־כך הבסיס לספרו הראשון "מחקרים ברדיואקטיביות" (Studies in Radioactivity) שיצא לאור ב-1912. ב-1904, זמן קצר לאחר שנשא את הנאום, הוא קיבל מעט מלח רדיום ברומיד (RaBr₂) שבו יכול היה לערוך ניסיונות. בדצמבר 1904 התפרסם בביטאון Philosophical Magazine מאמר מפרי עטו "על בליעה של קרינה ועל סיווג הקרינה שמקורה ברדיום" ובאותו גיליון התפרסם המאמר "על עקומות היינון של רדיום" שכתב בראג יחד עם ריצ'רד קלימן (Richard Kleeman).

על סמך ניסיונותיו הגיע בראג למסקנה כי קרינת גמא וקרני רנטגן הם זרם של חלקיקים נטולי מטען חשמלי, מסקנות שהעמידו אותו במרכזה של מחלוקת רבת שנים עם הפיזיקאי האנגלי צ'ארלס גלובר ברקלה שטען כי הם סוג של קרינה אלקטרומגנטית. בראג נהג לכתוב סיכומים ארוכים של ניסיונותיו לארנסט רתרפורד שהיה אז באוניברסיטת מקגיל במונטריאול שבקנדה. רתרפורד הציע את מועמדותו של בראג לחברה המלכותית והוא נבחר ב-1907. שנה אחרי שנבחר לחברה המלכותית הגיעה אליו הצעה לקבל את הקתדרה לפיזיקה על שם קוונדיש באוניברסיטת לידס שבאנגליה. בראג החליט לקבל את ההצעה ובסוף 1908 הוא התפטר ממשרתו באוניברסיטת אדלייד.

בסיכומו של דבר התגורר בראג 23 שנים באוסטרליה. בתקופה זו הוא הפך ממרצה באוניברסיטה בחיתוליה לחוקר נחשב ובמקביל האוניברסיטה התפתחה. בסוף התקופה היה מספר הסטודנטים באוניברסיטת אדלייד גדול פי ארבעה ממספרם כשהחל ללמד בה, כשלבראג היה חלק חשוב בהתפתחות בית הספר המעולה למדעים של האוניברסיטה. למרות שנולד וגדל באנגליה, ולמרות שהמחקר שהביא לו בסופו של דבר את פרס נובל התבצע רק כשחזר לאנגליה, רואים בו האוסטרלים מדען אוסטרלי. בינואר 1909, לפני שנפרד מאוסטרליה, נשא בראג את הנאום השנתי בכנס "האגודה האוסטרלאסיינית לקידום המדע" שנערך בבריזביין, ובו סיכם את מחקריו בחמש השנים הקודמות והדגיש את חשיבות המחקר המדעי בהתפתחות אוסטרליה.

אוניברסיטת לידס

בראג הגיע לאוניברסיטת לידס ב-1909 והמשיך את מחקריו על רדיואקטיביות. שנת 1912 הייתה שנת המפנה במחקריו של בראג. ביוני של אותה שנה דיווח ארנולד זומרפלד מאוניברסיטת מינכן כי שני אסיסטנטים מהאוניברסיטה, ולטר פרידריך (Walter Friedrich) ופאול קְניפּינג (Paul Knipping), הצליחו להדגים עקיפה של קרני רנטגן במעברם דרך גבישים של נחושת גופרתית שמאחוריהם הונחו לוחות צילום. על הרעיון לניסוי ועל ניסוחו המתמטי היה אחראי פרופסור מקס פון לאואה שזכה שנתיים אחר כך בפרס נובל לפיזיקה בשל תגלית זו. התגלית גם הוכיחה בצורה חד משמעית כי קרני רנטגן הם סוג של קרינה אלקטרומגנטית. בקיץ של אותה שנה דנו בראג ובנו, ויליאם לורנס בראג, שסיים שנה קודם לכן את לימודיו במתמטיקה ובפיזיקה בטריניטי קולג' בקיימברידג', בתגלית זו. בראג האב המציא את הספקטרומטר של קרני רנטגן, שאפשר מדידות מדויקות יותר של קרני הרנטגן והוכיח כי לכל יסוד יש ספקטרום קרני רנטגן אופייני. לבראג הבן הייתה הארה לגבי השפעת ההשתקפות של קרני הרנטגן ממישורי הגביש בדומה להשתקפות אור ממראה והוא ניסח את חוק בראג הקושר בין תבנית העקיפה לאורך הגל של הקרינה ולמרחק בין מישורי האטומים בגביש. בראג הבן גם הבין שתבניות העקיפה מאפשרות לאתר את מקומם של האטומים בגביש. בשנים 1912-1913 עבדו השניים יחד והצליחו למצוא את סידור האטומים במלח בישול (NaCl) ובאשלגן כלוריד (KCl). השניים נחשבים כיום כמייסדי המדע החדש של ניתוח מבנה גבישים באמצעות קרני רנטגן.

ב-1915 הוענק לאב ולבנו במשותף פרס נובל לפיזיקה בשל עבודתם, "על הספקטרומר של קרני רנטגן, הספקטרום של קרני הרנטגן, עקיפה של קרני רנטגן ומבנה הגביש". בזכייה זו נקבעו שני תקדימים. זהו המקרה היחיד עד היום (2007) שבו זכו אב ובנו בפרס נובל כלשהו, וכמו כן ויליאם לורנס בראג, שהיה אז בן 25 שנים, הוא הזוכה הצעיר ביותר בפרס נובל. ספרם המשותף "קרני רנטגן ומבנה הגביש" (X-Rays and Crystal Structure), שיצא לאור באותה שנה, הודפס בחמש מהדורות תוך עשר שנים.

הקולג' האוניברסיטאי של לונדון

ב-1915 התמנה בראג לפרופסור לפיזיקה על שם קְוואין בקולג' האוניברסיטאי של לונדון (חלק מאוניברסיטת לונדון), אבל החל למלא את התחייבויותיו למוסד רק בתום מלחמת העולם הראשונה. בתקופת המלחמה הוא עבד במחקר עבור הממשלה, בעיקר בנושא מדידה ואיכון של קולות תת-מימיים במטרה להכין מכשירים לאיתור צוללות. בתקופה זו שהה באברדור (Aberdour) שעל הנהר פורת (Forth) שבסקוטלנד ובהארוויץ' (Harwich) שבמחוז אסקס וחזר ללונדון בסוף המלחמה כיועץ לאדמירליות. כפרופסור על שם קוואין הוא המשיך את מחקריו על ניתוח מבנה הגביש.

המכון המלכותי

מ-1923 היה בראג פרופסור לכימיה על שם פולר במכון המלכותי ומנהל "מעבדת המחקר על שם דייווי ופאראדיי". מעבדה זו נבנתה למעשה מחדש בשנים 1929-1930 והמחקר במעבדה שתחת ניהולו של בראג הניב מאמרים רבים חשובים, בייחוד בחקר המבנה המולקולרי של תרכובות אורגניות. במסגרת המכון נהג בראג להעביר הרצאות של מדע פופולרי לילדים בתקופת חג המולד. חלק מ"הרצאות חג המולד" הועלו על הכתב כסדרה של ספרים על מדע פופולרי שנמכרו היטב.

ויליאם הנרי בראג מת בלונדון ב-10 במרץ 1942 כתוצאה מסיבוכים שנגרמו ממחלת לב ממנה סבל בשנותיו האחרונות.

מחוות ואותות הוקרה

ויליאם הנרי בראג זכה לפרסים ואותות הוקרה רבים בחייו ולאחר מותו:

• הוא התקבל כעמית בחברה המלכותית ב-1907, נבחר כסגן נשיא החברה בשנות ה-20 של המאה ה-20, וכיהן כנשיא החברה בשנים 1935-1940.
• ב-1917 קבל תואר C.B.E. – מפקד במסדר האימפריה הבריטית וב-1920 קודם לדרגת K.B.E. – אביר מפקד במסדר האימפריה הבריטית, דרגה שאפשרה להוסיף את התואר סר לשמו.
• ב-1931 קיבל את אות מסדר ההצטיינות (Order of Merit) – האות החשוב ביותר שמעניק המונרך של אנגליה על הישגים בתחומים שונים.
• מלבד הזכייה בפרס נובל לפיזיקה זכה בראג גם בפרסים הבאים:

• מדליית מאטאוצ'י (Medaglia Matteucci) – ניתנת מטעם החברה האיטלקית למדעים להצטיינות בתחום הפיזיקה. (1915)
• מדליית רמפורד (Rumford Medal) – מדליה דו שנתית הניתנת מטעם החברה המלכותית להצטיינות בתחום האופטיקה. (1916)
• מדליית קופלי (Copley Medal) – המדליה העיקרית של החברה המלכותית (1930)

• בשנת 1932 נתגלה המינרל הראשון בעזרת קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן והוא נקרא בראגיט (Pt,Pd,Ni)S)) לכבודם של ויליאם הנרי בראג וויליאם לורנס בראג.
• אולם ההרצאות בקולג' המלך ויליאם שבאי מאן קרוי על שמו.
• מאז 1992 מעניק המוסד האוסטרלי לפיזיקה את מדליית בראג עבור הצטיינות בפיזיקה על שמם של ויליאם לורנס בראג וויליאם הנרי בראג לתזה הטובה ביותר בתחום הפיזיקה שהוגשה על ידי דוקטורנט באחת מהאוניברסיטאות של אוסטרליה.

מבחר מכתביו

• עולם הקול (The World of Sound) ‏ (1920)
• המצב הגבישי (The Crystalline State) – "הרצאת רומנס" אוניברסיטת אוקספורד (1925)
• בקשר לטבע הדברים (Concerning the Nature of Things) ‏ (1925)
• מקצועות ותיקים וידע חדש (Old Trades and New Knowledge) ‏ (1926)
• מבוא לאנליזה של הגביש (An Introduction to Crystal Analysis) ‏ (1928)
• היקום של האור (The Universe of Light) ‏ (1933)

לקריאה נוספת

• G.M. Caroe, William Henry Bragg, 1862-1942: Man and Scientist. הוצאת Cambridge University Press . ‏ (1978). ביוגרפיה שכתבה בתו של בראג וכוללת גם קטעים מאוטוביוגרפיה שכתב ויליאם הנרי בראג שלא יצאה לאור.
• בְּרַג (Bragg), סֶר וִילְיַם הֶנְרִי, האנציקלופדיה העברית כרך ט' עמ' 437.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא ויליאם הנרי בראג בוויקישיתוף

• ויליאם הנרי בראג, באתר פרס נובל (באנגלית)
• פרסיבל סרלה, ביוגרפיה של ויליאם הנרי בראג באתר Dictionary Of Australian Biography ‏ (1949)
• ס.ג. טומלין, ביוגרפיה של ויליאם הנרי בראג באתר Australian Dictionary of Biography ‏ (1979)
• דיים קתלין לונסדייל, ויליאם הנרי בראג מדריך בריטניקה לזוכי פרס נובל. לונסדייל הייתה תלמידה של בראג.
• א.ק. נורת, בני משפחת בראג ואסטבורי – אוניברסיטת לידס והתחלת הביולוגיה המולקולרית מצגת משנת 2005 המכילה גם פרטים ביוגרפיים.