لئون بریلوین

لئون نیکلا بریلوین (فرانسوی: Léon Nicolas Brillouin؛ ۷ اوت ۱۸۸۹ – ۴ اکتبر ۱۹۶۹) فیزیکدان و ریاضیدان اهل فرانسه بود. او به دلیل مشارکت‌های بنیادین در حوزه‌های مکانیک کوانتومی، فیزیک موج، فیزیک حالت جامد و نظریه اطلاعات شهرت جهانی دارد. نام او در مفاهیم کلیدی فیزیک مانند پراکندگی بریلوین، منطقه بریلوین و تقریب WKB (به همراه ونتسل و کرامرز) جاودانه شده است.

بریلوین در دوران پس از خود، با ایجاد ارتباط میان مفاهیم ترمودینامیکی و نظریه اطلاعات، به توسعه علم کامپیوتر و مخابرات نیز کمک شایانی کرد.

 زندگی‌نامه و تحصیلات 
لئون بریلوین در شهر سور در نزدیکی پاریس به دنیا آمد. او در یک خانواده علمی و مشهور رشد کرد؛ پدرش، مارسل بریلوین، یک فیزیکدان برجسته و استاد دانشگاه در کالج دو فرانس بود. این محیط علمی، تأثیر عمیقی بر مسیر شغلی لئون گذاشت.

تحصیلات عالی خود را در مدرسه عالی نرمال، یکی از معتبرترین مؤسسات آموزش عالی فرانسه، به پایان رساند. در سال ۱۹۱۳، دکترای خود را از دانشگاه پاریس تحت نظارت پل لانژون دریافت کرد. رساله دکترای او به بررسی تئوری کوانتومی اتم‌ها و مولکول‌ها می‌پرداخت و نشان‌دهنده استعداد اولیه او در فیزیک نظری بود.

 دوران فعالیت و دستاوردهای علمی 

بریلوین یک فیزیکدان بسیار متنوع‌العلوم بود و آثار او حوزه‌های گسترده‌ای را در بر می‌گیرد.

 پراکندگی بریلوین 

مهم‌ترین و مشهورترین دستاورد علمی بریلوین، پیش‌بینی پدیده‌ای در سال ۱۹۲۲ بود که امروزه به پراکندگی بریلوین (Brillouin scattering) معروف است. او تئوری کرد که وقتی نور در یک محیط مادی منتشر می‌شود، می‌تواند با امواج صوتی (که امروزه آنها را فونون یا فونون‌های آکوستیک می‌نامیم) برهم‌کنش کند. این برهم‌کنش باعث می‌شود که بخشی از نور با فرکانسی کمی متفاوت از نور اصلی، پراکنده شود. این تغییر فرکانس (اثر داپلر) حاوی اطلاعات مهمی درباره خواص کشسانی و پلاستیکی ماده است.

این پدیده که بعدها به صورت تجربی تأیید شد، به ابزاری قدرتمند برای مطالعه خواص مواد در سطح میکروسکوپی تبدیل شد و کاربردهای وسیعی در فیزیک حالت جامد، اپتیک و حتی مخابرات (در فیبرهای نوری) پیدا کرد. این پدیده باید از پراکندگی رایلی (Rayleigh scattering) که ناشی از برهم‌کنش نور با نوسانات چگالی حرارتی است، متمایز شود.

 تقریب WKB 

در سال ۱۹۲۶، بریلوین به همراه فیزیکدانان آلمانی، گرگور ونتسل و هندریک آنتونی کرامرز، روشی تقریبی برای حل معادله شرودینگر در مکانیک کوانتومی ارائه داد. این روش که به تقریب WKB (مخفف Wentzel-Kramers-Brillouin) مشهور است، برای یافتن راه‌حل‌های نیمه‌کلاسیک معادلات دیفرانسیل خطی با متغیرهای به آرامی تغییرکننده به کار می‌رود. تقریب WKB به ابزاری اساسی در فیزیک کوانتومی، فیزیک هسته‌ای و فیزیک اتمی تبدیل شد و درک پدیده‌هایی مانند تونل‌زنی کوانتومی را ممکن ساخت.

 فیزیک حالت جامد و نظریه نوارها 

بریلوین یکی از پیشگامان توسعه نظریه نوارها در فیزیک حالت جامد بود. او مفهوم منطقه بریلوین (Brillouin zone) را معرفی کرد. منطقه بریلوین یک سلول اولیه در فضای مومنتوم (فضای وارون) یک شبکه بلوری است که به توصیف کامل رفتار الکترون‌ها در یک بلور کمک می‌کند. این مفهوم برای درک چگونگی تشکیل نوارهای انرژی و تفاوت بین رساناها، نیمه‌رساناها و عایق‌ها بنیادین است. کارهای او پایه‌های فیزیک حالت جامد مدرن را گذاشت.

 نظریه اطلاعات و آنتروپی منفی 

در دوران پس از جنگ و هنگام کار در شرکت IBM، بریلوین به یکی از اولین فیزیکدانی تبدیل شد که به طور جدی به نظریه اطلاعات پرداخت. او ارتباط عمیقی میان مفهوم آنتروپی در ترمودینامیک (معیار بی‌نظمی) و مفهوم اطلاعات (معیار نظم و قطعیت) برقرار کرد. او اصطلاح "آنتروپی منفی" (Negentropy) را برای توصیف اطلاعات به کار برد و استدلال کرد که کسب اطلاعات معادل کاهش آنتروپی در یک سیستم است. این دیدگاه، پلی میان فیزیک و علوم کامپیوتر ایجاد کرد و بر تفکر دانشمندانی چون نوربرت وینر، بنیان‌گذار سایبرنتیک، تأثیر گذاشت.

 جنگ جهانی دوم و مهاجرت به آمریکا 

با اشغال فرانسه توسط نازی‌ها در جنگ جهانی دوم، بریلوین که از نظر نژادی در موقعیت خطرناکی قرار داشت (مادرش یهودی بود)، به شدت با رژیم ویشی مخالفت کرد. او در گروه مقاومت "اتحادیه آزاد" (Union Libérale) فعالیت می‌کرد.

در سال ۱۹۴۰، او و خانواده‌اش از فرانسه گریختند و به ایالات متحده آمریکا مهاجرت کردند. در آمریکا، او در دانشگاه‌های برجسته‌ای مانند دانشگاه هاروارد و دانشگاه ویسکانسین-مدیسن به تدریس و تحقیق پرداخت. در سال ۱۹۴۸، به شرکت IBM پیوست و در آنجا به تحقیقات در زمینه تئوری اطلاعات و کاربردهای کامپیوتری آن پرداخت.

 فعالیت‌های دیگر و تألیفات 

بریلوین به عنوان یک نویسنده و معلم بسیار تأثیرگذار بود. او کتاب‌های درسی و مرجع متعددی نوشت که به چندین زبان ترجمه شدند. از مهم‌ترین آثار او می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
 Wave Propagation and Group Velocity (۱۹۶۰)
 Science and Information Theory (۱۹۵۶)
 Tensors in Mechanics and Elasticity (۱۹۴۶)

این کتاب‌ها به آموزش نسل‌های جدیدی از فیزیکدانان و مهندسان کمک کردند.

 زندگی شخصی و سال‌های پایانی 

لئون بریلوین پس از یک عمر فعالیت علمی پربار، در ۴ اکتبر ۱۹۶۹ در شهر نیویورک درگذشت. او تا آخر عمر خود به تحقیق و نوشتن ادامه داد و به عنوان یکی از پیوندهای میان فیزیک کلاسیک، کوانتومی و علوم اطلاعات شناخته می‌شود.

 میراث علمی و تأثیرگذاری 

میراث لئون بریلوین در فیزیک و فراتر از آن بسیار عمیق و پایدار است.
 در فیزیک: نام او برای همیشه به مفاهیم پایه‌ای مانند پراکندگی بریلوین، منطقه بریلوین و تقریب WKB گره خورده است که روزانه در تحقیقات و آموزش فیزیک استفاده می‌شوند.
 در علوم کامپیوتر و مخابرات: دیدگاه او درباره ارتباط میان آنتروپی و اطلاعات، راه را برای توسعه نظریه اطلاعات و درک عمیق‌تر محدودیت‌های پردازش و مخابرات داده هموار کرد.
 به عنوان یک معلم: کتاب‌ها و مقالات او منبع الهام و دانش برای نسل‌ها از دانشجویان و پژوهشگران بوده است.

بریلوین نماد یک فیزیکدان قرن بیستم است که توانست با ترکیب عمق ریاضی، درک فیزیکی و نگاهی به جلو، به حل برخی از بنیادی‌ترین مسائل علمی زمان خود بپردازد.

 جستارهای وابسته 
 فیزیک حالت جامد
 نظریه اطلاعات
 آنتروپی
 مکانیک کوانتومی

 منابع 



 پیوند به بیرون 

رده:استادان دانشگاه براون
رده:استادان دانشگاه پاریس
رده:استادان دانشگاه کلمبیا
رده:استادان دانشگاه ویسکانسین-مدیسن
رده:استادان دانشگاه هاروارد
رده:استادان کلژ دو فرانس
رده:اعضای انجمن فیزیک آمریکا
رده:اعضای فرهنگستان ملی دانش آمریکا
رده:دانش‌آموختگان دانشگاه پاریس
رده:دانش‌آموختگان دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ
رده:دانش‌آموختگان مدرسه عالی نرمال
رده:درگذشتگان ۱۹۶۹ (میلادی)
رده:زادگان ۱۸۸۹ (میلادی)
رده:فرانسوی‌های مهاجرت‌کرده به ایالات متحده آمریکا
رده:فیزیک‌دانان اهل ایالات متحده آمریکا
رده:فیزیک‌دانان اهل فرانسه
رده:فیزیک‌دانان سده ۲۰ (میلادی) اهل ایالات متحده آمریکا
رده:فیزیک‌دانان نور
رده:فیزیک‌دانان سده ۲۰ (میلادی) اهل فرانسه