چارلز پولانی (به انگلیسی: John Charles Polanyi) یک شیمیدان برجستهٔ کانادایی مجارستانی‌تبار است که به‌خاطر پژوهش‌های بنیادین خود در زمینهٔ دینامیک واکنش‌های شیمیایی شناخته می‌شود. او در سال ۱۹۲۹ در شهر برلین آلمان از خانواده‌ای اهل علم و هنر به دنیا آمد. پدرش، مایکل پولانی (Michael Polanyi)، یک فیلسوف و شیمیدان معروف بود که تأثیر عمیقی بر دیدگاه علمی و انسانی فرزندش گذاشت. خانوادهٔ پولانی از مجارستان به آلمان و سپس به بریتانیا و در نهایت به کانادا مهاجرت کردند، و این مسیر زندگی چندفرهنگی در شکل‌گیری شخصیت علمی و فلسفی او نقش مهمی داشت.
چارلز پولانی تحصیلات خود را در دانشگاه منچستر گذراند و پس از آن به دانشگاه‌های گوناگون از جمله دانشگاه تورنتو پیوست، جایی که بخش عمده‌ای از پژوهش‌های برجستهٔ خود را انجام داد. تحقیقات او تمرکز ویژه‌ای بر مطالعهٔ دقیق فرآیندهایی دارد که در لحظهٔ برخورد و شکستن پیوندهای مولکولی رخ می‌دهد. او روش‌های نوینی برای مشاهده و اندازه‌گیری انرژی و مسیر واکنش‌های شیمیایی پیشنهاد کرد، که بعدها موجب جهشی علمی در فهم واکنش‌های مولکولی شد.
در سال ۱۹۸۶ میلادی، چارلز پولانی به همراه دو دانشمند دیگر (Dudley R. Herschbach) (Yuan T. Lee) موفق به دریافت جایزه نوبل شیمی شد. آنان به دلیل توسعه و استفاده از روش پرتو مولکولی متقاطع (Crossed Molecular Beams) برای مطالعهٔ دینامیک واکنش‌های شیمیایی مورد تقدیر قرار گرفتند. این روش امکان مشاهدهٔ مستقیم جزئیات واکنش‌های میان مولکول‌ها و اتم‌ها را فراهم ساخت و یکی از پایه‌های مهم شیمی فیزیکی مدرن را بنا نهاد.
امروزه، چارلز پولانی به‌عنوان یکی از نمادهای بزرگ ترکیب علم، اخلاق و فلسفه شناخته می‌شود؛ دانشمندی که توانست ساختارهای نامرئی واکنش‌های مولکولی را آشکار کند و در عین حال، یادآور اهمیت مسئولیت انسانی در پیشرفت علمی باشد.
دستاورد های چارلز پولانی
دستاوردهای چارلز پولانی (John Charles Polanyi) از برجسته‌ترین نمونه‌های دستاورد علمی در قرن بیستم محسوب می‌شود؛ زیرا او نه‌تنها به حل یکی از پیچیده‌ترین پرسش‌های شیمی فیزیک پرداخت، بلکه درک بشر از نحوهٔ رخ دادن واکنش‌های شیمیایی در سطح اتمی و مولکولی را متحول ساخت. در ادامه، مهم‌ترین دستاوردهای علمی، آموزشی و اجتماعی او را به‌صورت جامع و دقیق معرفی می‌کنیم:
۱. کشف و توضیح «دینامیک واکنش‌های شیمیایی»
مهم‌ترین و مشهورترین دستاورد پولانی، پژوهش‌هایش دربارهٔ دینامیک واکنش‌های شیمیایی (Chemical Reaction Dynamics) است. او نشان داد که واکنش‌های بین اتم‌ها و مولکول‌ها را می‌توان همانند برخورد اجسام در مقیاس ماکروسکوپی تحلیل کرد، اما در سطحی بسیار دقیق‌تر در مقیاس کوانتومی.
او به‌کمک روش‌های تجربی نوآورانه توانست نشان دهد در هنگام برخورد دو مولکول، چگونه انرژی جنبشی به انرژی شیمیایی و برعکس تبدیل می‌شود، و در چه شرایطی پیوندها شکسته یا تشکیل می‌گردند.
۲. توسعهٔ روش «پرتو مولکولی متقاطع» (Crossed Molecular Beams)
در دههٔ ۱۹۶۰، پولانی به همراه دادلِی هرشباخ (Dudley Herschbach) و یوان لی (Yuan T. Lee) روش پرتوهای مولکولی متقاطع را توسعه داد. در این روش، دو پرتو بسیار باریک از مولکول‌ها در خلأ با زاویه‌ای مشخص به هم برخورد داده می‌شوند تا مسیر، سرعت و انرژی محصولات واکنش اندازه‌گیری شود.
این تکنیک انقلابی باعث شد دانشمندان بتوانند واکنش‌های شیمیایی را به‌صورت مستقیم، لحظه‌به‌لحظه و با دقت اتمی مشاهده کنند.
۳. دریافت جایزهٔ نوبل شیمی (۱۹۸۶)
در سال ۱۹۸۶ میلادی، آکادمی نوبل، جایزهٔ شیمی را به پولانی، هرشباخ و لی به‌طور مشترک اعطا کرد. در متن رسمی جایزه آمده است:
برای سهم برجسته در توسعهٔ درک ما از دینامیک واکنش‌های شیمیایی ابتدایی.”
این جایزه نه‌تنها تأیید علمی کار او بود، بلکه آن را به یکی از پایه‌های اصلی شیمی مدرن و فناوری لیزر و انرژی‌های مولکولی تبدیل کرد.
۴. بررسی واکنش‌های شیمیایی در سطح حالت‌های برانگیخته
پولانی با استفاده از طیف‌سنجی فروسرخ و لیزری، توانست رفتار مولکول‌ها را در حالت‌های برانگیخته (Excited States) بررسی کند،جایی که انرژی الکترونی بالاتر است و احتمال وقوع واکنش بیشتر می‌شود. این مطالعات زمینه‌ساز طراحی واکنش‌های فتوشیمیایی، لیزرهای شیمیایی و فناوری‌های نانودرمانی شد.
۵. فعالیت در زمینهٔ آموزش و تربیت دانشمندان
به‌مدت چند دهه، چارلز پولانی در دانشگاه تورنتو تدریس کرد و شاگردان بسیاری تربیت نمود. او محیطی فراهم ساخت که پژوهش‌های بنیادی و تجربی در شیمی فیزیک بتوانند با روش‌های محاسباتی و طیف‌سنجی ترکیب شوند. بسیاری از شاگردان او بعدها در کشورهای مختلف رهبران علمی شدند.
۶. نقش فعال در جنبش‌های صلح و مسئولیت اخلاقی دانشمندان
پولانی به سنت پدرش، مایکل پولانی، معتقد است که علم نمی‌تواند از اخلاق جدا باشد.
7. جوایز و افتخارات دیگر
افزون بر نوبل شیمی، چارلز پولانی جوایز متعددی دریافت کرده است، از جمله:
نشان افتخار کانادا (Order of Canada)
مدال سلطنتی انجمن سلطنتی کانادا دکترای افتخاری از دانشگاه‌های متعدد جهان (از جمله آکسفورد و مک‌گیل)
دستاوردهای علمی و انسانی چارلز پولانی نشان می‌دهد که او صرفاً یک شیمیدان نیست، بلکه پلی میان دانش، اخلاق، و فلسفه بنا کرده است. پژوهش‌های او در زمینهٔ دینامیک واکنش‌ها به درک ما از جهان مولکولی عمق بخشید، و فعالیت‌های اجتماعی‌اش یادآور این حقیقت است که قدرت علم باید همواره در خدمت صلح و انسانیت باقی بماند.
دستاورد های چارلز پولانی در چه زمینه های دیگری تاثیر دارد؟
دستاوردهای چارلز پولانی (John Charles Polanyi) تنها به حوزهٔ شیمی فیزیکی محدود نمی‌شود؛ پژوهش‌های او بازتابی عمیق در دانش، فناوری، فلسفه علم، و حتی سیاستگذاری جهانی داشته است. او از معدود دانشمندانی است که کار علمی‌اش به‌صورت مستقیم بر چندین رشته و جنبۀ اجتماعی تأثیر گذاشته است. در ادامه به مهم‌ترین زمینه‌هایی که آثار و اندیشه‌های پولانی بر آن‌ها اثر گذاشته اشاره می‌شود:
۱. شیمی فیزیک، کوانتوم و دینامیک مولکولی
کار پولانی در مطالعهٔ دینامیک واکنش‌های مولکولی، درک بشر از نحوهٔ شکستن و تشکیل پیوندهای شیمیایی را دگرگون کرد. این پژوهش سنگ‌بنای متعدد زیررشته‌های مدرن است:
شیمی کوانتومی: داده‌های تجربی او برای بررسی تئوری‌های مکانیک کوانتومی دربارهٔ رفتار اتم‌ها حیاتی بود.
طیف‌سنجی لیزری و واکنش‌های فوتوشیمیایی: فناوری‌های لیزری که امروزه در تحلیل مولکولی، پزشکی و صنایع به کار می‌روند از نتایج مدل‌های واکنشی او بهره بردند.
سینتیک واکنش‌ها و شیمی محاسباتی: مدل‌های محاسباتی دربارهٔ مسیر واکنش، از یافته‌های او دربارهٔ انرژی فعال‌سازی و برخورد ذرات الهام گرفته‌اند.
۲. علم مواد و فناوری نانو
نتایج نظری پولانی دربارهٔ انرژی سطحی و واکنش‌های مولکولی، در رشد نانوکاتالیزورها و سطوح واکنش‌پذیر کاربرد دارند.
در فناوری نانو، کنترل دقیق برخورد و چسبیدن مولکول‌ها برای ساخت ساختارهای اتمی حیاتی است،کاری که مفهوم آن از پژوهش‌های او در واکنش‌های مولکولی الهام گرفته شده است.
۳. انرژی، محیط زیست و شیمی سبز
درک دقیق‌تر از نحوهٔ مصرف و انتقال انرژی در واکنش‌ها، محققان را قادر ساخت تا فرآیندهای صنعتی کم‌اتلاف‌تر و پاک‌تر طراحی کنند.
روش پرتو مولکولی متقاطع به دانشمندان کمک کرد تا راه‌های بهینه‌تری برای کنترل واکنش‌های احتراقی، تولید سوخت‌های مصنوعی و کاهش آلاینده‌ها بیابند.
۴. فیزیک و مهندسی لیزر
تکنیک‌هایی که پولانی برای مشاهدهٔ واکنش‌ها معرفی کرد، بعدها در فیزیک لیزر و تکنولوژی‌هایی نظیر لیزرهای شیمیایی (Chemical Lasers) به کار گرفته شد.
این سیستم‌ها بر اساس همان اصولی عمل می‌کنند که پولانی در مطالعهٔ تبدیل انرژی مولکولی ارائه کرده بود.
۵. زیست‌شناسی مولکولی و واکنش‌های زیستی
گرچه کار او مستقیماً زیستی نبود، اما اصولی که دربارهٔ انتقال انرژی در واکنش‌ها ارائه کرد، در توضیح فرآیندهای درون سلولی مانند تنفس، فتوسنتز و آنزیم‌کاتالیز کاربرد دارد.
زیست‌شناسان توانستند از ایده‌های او برای توصیف دقیق انتقال انرژی و تغییر شکل در مولکول‌های زیستی بهره ببرند.
۶. فلسفهٔ علم و تفکر انتقادی
پولانی به‌شدت تحت تأثیر فلسفۀ پدرش، مایکل پولانی، بود و خود نیز به یکی از مدافعان پیوند میان دانش علمی و اخلاق انسانی تبدیل شد.
او بارها تأکید کرد که علم، بدون وجدان و هدف انسانی، می‌تواند خطرناک باشد. این دیدگاه، بر نحوهٔ آموزش علم و سیاست‌گذاری‌های پژوهشی در بسیاری از دانشگاه‌ها تأثیر مستقیم گذاشت.
7.آموزش و فرهنگ علمی
اندیشهٔ او دربارهٔ پژوهش آزاد و اخلاقی، برنامه‌های آموزشی در کانادا و بسیاری از کشورها را دگرگون کرد.
در دانشگاه تورنتو، سیستم آموزش پژوهش‌محور (ResearchBased Learning) تا امروز بر پایهٔ فلسفهٔ او استوار است؛ یعنی یادگیری از طریق تجربه، مشاهده، و کشف مستقل.
جمع‌بندی
بنابراین تأثیر چارلز پولانی فراتر از یک کشف شیمیایی است؛ او پلی میان اکتشاف علمی، تفکر اخلاقی، و مسئولیت جهانی ایجاد کرد.