فرانسيس بيرش (عالم جيوفيزياء)

كان ألبرت فرانسيس بيرش (22 أغسطس 1903 - 30 يناير 1992) عالم جيوفيزياء أمريكيًا . يُعتبر أحد مؤسسي جيوفيزياء الأرض الصلبة . كما يُعرف بدوره في القصف الذري لهيروشيما وناغازاكي .

خلال الحرب العالمية الثانية ، شارك بيرش في مشروع مانهاتن ، حيث عمل على تصميم وتطوير السلاح النووي من نوع المدفع المعروف باسم "ليتل بوي" . أشرف على تصنيعه، وذهب إلى تينيان للإشراف على تجميعه وتحميله في طائرة "إينولا غاي" ، وهي طائرة بوينغ بي-29 سوبرفورتريس المكلفة بإسقاط القنبلة.

بدأ بيرش، خريج جامعة هارفارد ، العمل في مجال الجيوفيزياء كمساعد باحث. ثم أمضى حياته المهنية بأكملها في هارفارد يعمل في هذا المجال، وأصبح أستاذاً مشاركاً في الجيولوجيا عام 1943، وأستاذاً عام 1946، وأستاذاً في الجيولوجيا يحمل اسم ستورجيس هوبر عام 1949، وأستاذاً فخرياً عام 1974.

نشر بيرش أكثر من مئة بحث. وقد وضع ما يُعرف الآن بمعادلة حالة بيرش-مورناغان عام ١٩٤٧. وفي عام ١٩٥٢، أثبت أن غلاف الأرض يتكون أساسًا من معادن السيليكات ، مع لب داخلي وخارجي من الحديد المنصهر . وفي بحثين نُشرا عام ١٩٦١ حول سرعات الموجات الانضغاطية ، وضع ما يُعرف الآن بقانون بيرش .

وُلد بيرش في واشنطن العاصمة في 22 أغسطس 1903، وهو ابن جورج ألبرت بيرش، الذي كان يعمل في مجال البنوك والعقارات، وماري هيميك بيرش، مغنية في جوقة الكنيسة ومغنية منفردة في كاتدرائية القديس ماثيو في واشنطن العاصمة. كان لديه ثلاثة إخوة أصغر منه: ديفيد، الذي أصبح مصرفيًا؛ وجون، الذي أصبح دبلوماسيًا؛ وروبرت، الذي أصبح كاتب أغاني. تلقى تعليمه في مدارس واشنطن العاصمة، وفي مدرسة ويسترن الثانوية ، حيث انضم إلى فرقة الكشافة عام 1916. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

في عام 1920، التحق بيرش بجامعة هارفارد بمنحة دراسية. وخلال دراسته هناك، خدم في كتيبة المدفعية الميدانية التابعة لفيلق تدريب ضباط الاحتياط في هارفارد . تخرج بامتياز مع مرتبة الشرف الأولى عام 1924، وحصل على درجة البكالوريوس في الهندسة الكهربائية . ^{[ 1 ]}

التحق بيرش بالعمل في قسم الهندسة بشركة نيويورك للهاتف . وفي عام 1926، تقدم بطلب للحصول على زمالة الخدمة الميدانية الأمريكية وحصل عليها ، والتي استخدمها للسفر إلى ستراسبورغ والدراسة في معهد الفيزياء بجامعة ستراسبورغ تحت إشراف بيير فايس . ^{[ 3 ]} هناك، كتب أو شارك في كتابة أربع أوراق بحثية باللغة الفرنسية، حول مواضيع مثل الخصائص البارامغناطيسية لسيانيد البوتاسيوم ، والعزم المغناطيسي لأيونات النحاس (Cu++). ^{[ 4 ]}

عند عودته إلى الولايات المتحدة عام ١٩٢٨، التحق بيرش بجامعة هارفارد لمتابعة دراسته في الفيزياء. حصل على درجة الماجستير في الآداب عام ١٩٢٩، ثم بدأ العمل على أطروحته لنيل درجة الدكتوراه عام ١٩٣٢ تحت إشراف بيرسي بريدجمان ، ^{[ ٣ ]} الذي نال جائزة نوبل في الفيزياء عام ١٩٤٦. في أطروحته، قاس بيرش النقطة الحرجة لتحول الزئبق من الحالة البخارية إلى السائلة ، وحددها بـ ١٤٦٠ ± ٢٠  درجة مئوية و ١٦٤٠ ± ٥٠  كجم/سم² ^، وهي نتائج نشرها عام ١٩٣٢ في مجلة Physical Review . ^{[ ٤ ] [ ٥ ]}

في ذلك الوقت تقريبًا، ازداد الاهتمام بعلم الجيوفيزياء في جامعة هارفارد، وأسس ريجينالد ألدوورث دالي لجنةً للجيولوجيا التجريبية والجيوفيزياء ضمت بريدجمان، وعالم الفلك هارلو شابلي ، والجيولوجيين لويس كاريل غراتون ودي إتش ماكلولين، والكيميائي جي بي باكستر. عُيّن ويليام زيسمان ، وهو طالب دكتوراه آخر لبريدجمان، باحثًا مشاركًا في اللجنة، لكنه استقال عام ١٩٣٢ لقلة اهتمامه بدراسة الصخور. عُرض المنصب بعد ذلك على بيرش، الذي لم يكن لديه اهتمام أو خبرة تُذكر في الجيولوجيا أيضًا، ولكن مع ظهور الكساد الكبير ، أصبح العثور على وظائف أمرًا صعبًا، فقبل العرض. ^{[ ٦ ] [ ٧ ]}

في الخامس عشر من يوليو عام ١٩٣٣، تزوج بيرش من باربرا تشانينغ، خريجة كلية برين ماور ، وهي من سلالة اللاهوتي ويليام إيليري تشانينغ . أنجبا ثلاثة أطفال: آن كامباسبي، وفرانسيس (فرانك) سيلفانوس، وماري نارسيسيا. أصبح فرانك لاحقًا أستاذًا للجيوفيزياء في جامعة نيو هامبشاير . ^{[ ٨ ] [ ٩ ]}

في عام 1942، خلال الحرب العالمية الثانية ، حصل بيرش على إجازة من جامعة هارفارد للعمل في مختبر الإشعاع التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، والذي كان يُطوّر تقنية الرادار . عمل بيرش على الصاعق التقاربي ، وهو صاعق يُفعّل بالرادار لتفجير قذيفة بالقرب من الهدف. في العام التالي، التحق بالبحرية الأمريكية برتبة ملازم أول ، وتم تعيينه في مكتب السفن في واشنطن العاصمة ^{[ 10 ].}

في وقت لاحق من ذلك العام، تم تعيينه في مشروع مانهاتن ، وانتقل مع عائلته إلى لوس ألاموس، نيو مكسيكو . هناك، انضم إلى قسم الذخائر (O) في مختبر لوس ألاموس ، والذي كان تحت قيادة ضابط بحري آخر، هو الكابتن ويليام س. بارسونز . في البداية، كان هدف قسم الذخائر هو تصميم سلاح نووي من نوع المدفع يُعرف باسم " الرجل النحيف" . لكن هذا المشروع ثبت عدم جدواه بسبب تلوث البلوتونيوم المُنتَج في المفاعل بالبلوتونيوم -240 ، وفي فبراير 1944، حوّل القسم اهتمامه إلى تطوير " الولد الصغير" ، وهو جهاز أصغر حجمًا يستخدم اليورانيوم-235 . استخدم بيرش اليورانيوم غير المُخصّب لإنشاء نماذج مصغّرة، ولاحقًا نماذج بالحجم الطبيعي للجهاز. ^{[ 11 ]}

أشرف بيرش على تصنيع قنبلة "ليتل بوي"، وسافر إلى تينيان للإشراف على تجميعها وتحميلها على متن طائرة "إينولا غاي" ، وهي قاذفة قنابل من طراز بوينغ بي-29 سوبرفورتريس، المكلفة بإسقاط القنبلة. وقد ابتكر نظام "القابس المزدوج" الذي يسمح بتسليح القنبلة فعليًا بعد إقلاع "إينولا غاي" ، بحيث لا يحدث انفجار نووي في حال تحطمها. ^{[ 11 ]} مُنح وسام الاستحقاق العسكري . وجاء في نص التكريم:

تقديراً لسلوكه المتميز في أداء خدمات جليلة لحكومة الولايات المتحدة الأمريكية فيما يتعلق بتطوير أعظم سلاح عسكري على مر التاريخ، ألا وهو القنبلة الذرية. كانت مهمته الأولى هي تجهيز المختبرات والاختبارات الميدانية. وقد أنجز هذه المهمة بكفاءة عالية لدرجة أنه عُيّن مسؤولاً عن هندسة وتطوير أول قنبلة ذرية. أنجز هذه المهمة بحكمة ومهارة فائقتين، وفي النهاية، رافق القنبلة إلى القاعدة المتقدمة حيث ضمن، من خلال رعايته وقيادته، تجهيزها على أكمل وجه من جميع النواحي. كانت قدرات القائد بيرش الهندسية، وفهمه لجميع المبادئ ذات الصلة، ومهارته المهنية، وتفانيه في أداء واجبه طوال فترة تطوير وتسليم القنبلة الذرية متميزة، وتتوافق مع أسمى تقاليد الخدمة البحرية الأمريكية. ^{[ 12 ]}

تمت ترقية بيرش إلى رتبة قائد وتم تسريحه من البحرية في عام 1945. ^{[ 13 ]}

عاد بيرش إلى جامعة هارفارد بعد انتهاء الحرب، بعد أن رُقّي إلى أستاذ مشارك في الجيولوجيا عام 1943 أثناء غيابه. وبقي في هارفارد طوال مسيرته المهنية، حيث أصبح أستاذاً عام 1946، وأستاذاً لكرسي ستورجيس هوبر للجيولوجيا عام 1949، وأستاذاً فخرياً عام 1974. نشر البروفيسور بيرش أكثر من 100 بحث. ^{[ 2 ] [ 3 ]} شغل منصب رئيس الجمعية الجيولوجية الأمريكية عام 1964، وحصل على ميدالية بنروز منها عام 1969. ^{[ 14 ]}

في عام 1947، قام بتكييف معادلة حالة مورناغان متساوية الحرارة، والتي تم تطويرها للإجهاد المتناهي الصغر، للإجهاد المحدود الأويلري ، مما أدى إلى تطوير ما يعرف الآن باسم معادلة حالة بيرش-مورناغان . ^{[ 15 ]}

يُعرف ألبرت فرانسيس بيرش بأعماله التجريبية حول خصائص المعادن المكونة للأرض تحت ضغط ودرجة حرارة عاليتين. في عام 1952، نشر بحثًا شهيرًا في مجلة البحوث الجيوفيزيائية ، حيث أثبت أن الوشاح يتكون أساسًا من معادن السيليكات ، وأن الوشاح العلوي والسفلي يفصل بينهما منطقة انتقالية رقيقة مرتبطة بتحولات طور السيليكات ، وأن اللب الداخلي والخارجي عبارة عن سبائك من الحديد البلوري والحديد المنصهر . ولا تزال استنتاجاته مقبولة حتى اليوم. ومع ذلك، فإن الجزء الأكثر شهرة من البحث هو حاشية طريفة أدرجها في المقدمة: ^{[ 16 ] : 234}

ينبغي على القراء غير المتنبهين أن يحذروا من أن اللغة العادية تتحول إلى شكل شديد التأثير عند تطبيقها على باطن الأرض. وفيما يلي بعض الأمثلة على هذه المكافئات:

قالب عالي الضغط	المعنى العادي
تأكيد	مشكوك فيه
بلا شك	ربما
دليل إيجابي	اقتراح غامض
حجة لا يمكن دحضها	اعتراض تافه
حديد نقي	مزيج غير مؤكد من جميع العناصر

في عام 1961، نشر بيرش ورقتين بحثيتين حول سرعات الموجات الانضغاطية ، حيث أثبت وجود علاقة خطية بين سرعة الموجة الانضغاطية Vp _للصخور والمعادن ذات الوزن الذري المتوسط ​​الثابت.${\displaystyle {\bar {M}}}$بكثافة${\displaystyle \rho }$كما يلي: ^{[ 17 ] [ 18 ]}

${\displaystyle V_{p}=a({\bar {M}})+b\rho }$.

أصبحت هذه العلاقة تُعرف باسم قانون بيرش . انتُخب بيرش عضواً في الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم عام 1942، ^{[ 19 ]} والأكاديمية الوطنية للعلوم عام 1950، ^{[ 20 ]} والجمعية الفلسفية الأمريكية عام 1955، ^{[ 21 ]} وشغل منصب رئيس الجمعية الجيولوجية الأمريكية عامي 1963 و1964. ^{[ 3 ]} وقد نال العديد من الأوسمة خلال مسيرته المهنية، بما في ذلك ميدالية آرثر إل. داي من الجمعية الجيولوجية الأمريكية عام 1950 وميدالية بنروز عام 1969، وميدالية ويليام بوي من الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي عام 1960، والميدالية الوطنية للعلوم من الرئيس ليندون جونسون عام 1967، وجائزة فيتلسن (بالاشتراك مع السير إدوارد بولارد ) عام 1968، والميدالية الذهبية للجمعية الفلكية الملكية عام 1973، وجائزة بريدجمان من الرابطة الدولية للنهوض بأبحاث الضغط العالي عام 1983. ^{[ 22 ]} منذ عام 1992، يرعى قسم التكتونوفيزياء التابع للاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي محاضرة فرانسيس بيرش ، التي يلقيها باحث بارز في هذا المجال في اجتماعه السنوي. ^{[ 23 ]}

توفي بيرش بمرض سرطان البروستاتا في منزله بمدينة كامبريدج، ماساتشوستس ، في 30 يناير 1992. وقد خلّف وراءه زوجته باربرا، وأبناءه الثلاثة، وإخوته الثلاثة. ^{[ 2 ] [ 20 ]} وتُحفظ أوراقه في أرشيف جامعة هارفارد. ^{[ 3 ]}

• أهرنز، توماس ج. (1998). ألبرت فرانسيس بيرش (ملف PDF) . مذكرات سيرية. المجلد  74. واشنطن العاصمة: الأكاديمية الوطنية للعلوم. الصفحات 1-24 . تاريخ الاسترجاع: 4 فبراير 2014 . 
• سيدجويك، هوبرت م. (1961). أنساب عائلة سيدجويك: أحفاد الشماس بنيامين سيدجويك . نيو هيفن، كونيتيكت: الجمعية التاريخية لمستعمرة نيو هيفن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 فبراير 2014 .
• أهرنز، توماس ج. (ديسمبر 1999)، "فرانسيس بيرش (22 أغسطس 1903 - 30 يناير 1992)" ، وقائع الجمعية الفلسفية الأمريكية ، 143 (4)، الجمعية الفلسفية الأمريكية: 652-661 ، JSTOR 3181993