Нильс Бор Биография и материалы

Биография

Нильса Бора называют одним из создателей современной физики. В 1922 году мировое научное сообщество сочло датчанина достойным Нобелевской премии. Более двух десятков академий мира, среди которых была и Академия наук СССР, посчитали за честь вручить именитому физику членский билет.

Embed from Getty Images
Нильс Бор

Бор — первооткрыватель и отец квантовой теории атома, разработчик основ квантовой механики. Его вклад в разработку ядерных реакций трудно переоценить. А еще Нильс Бор прославился как философ и мыслитель, искавший и нашедший ответы на вечные вопросы в явлениях окружающего физического мира. Будучи задействованным в разработке атомной бомбы, он осознал опасность ядерной войны и до конца жизни боролся за запрет на использование смертоносного оружия.

Детство и юность

Нильс Хенрик Давид Бор родился в датской столице поздней осенью 1885-го. В Копенгагене семья будущего ученого числилась среди местной элиты. Ее глава Христиан Бор дважды оказывался среди претендентов на премию Нобеля за открытия в медицине и физиологии. Бор-старший преподавал в Копенгагенском университете и дослужился до высшего ученого звания — профессор.

image
Нильс Бор в детстве с семьей / Niels Bohr Institute

Эллен Адлер, мама Нильса Бора — дочь парламентария и еврейского банкира Давида Адлера и Дженни Рафаэл, представительницы не менее влиятельной в Британии еврейской банкирской династии. Кроме Нильса, в семье подрастали еще двое детей. Сохранилось немало фото семьи Бор, где Нильс запечатлен маленьким.

Семейство Бор пользовалось уважением не только в банкирских, но и в политических и культурных кругах. Христиан и Эллен были интеллектуалами и весьма гостеприимными, общительными людьми. Нильс вырос в доме, где часто собирался цвет научной интеллигенции, местная элита. Оживленные дискуссии, философские споры, обсуждение научных открытий — среда, в которой воспитывался будущий ученый.

В школе у Нильса Бора проявилась склонность к точным наукам и философии, что неудивительно, ведь завсегдатаями дома и ближайшими друзьями отца были теолог и философ Харальд Геффдинг и физик Кристиан Кристиансен.

image
Нильс Бор в молодости / Википедия

Нильс и его брат Харальд, позже добившийся немалых высот в математике, проявляли интерес не только к наукам: подростки оказались отличными футболистами. Они выступали за городской футбольный клуб: Нильс на позиции вратаря, брат — полузащитник. В молодости Бор увлекся лыжами и ходил под парусом.

В 1903-м Нильс Хенрик Давид влился в студенческое братство университета, которому посвятил жизнь отец. В биографии ученого база, полученная в старейшем вузе Дании, имела определяющее значение. Здесь Бор досконально изучил физику и математику, уделив внимание и химии с астрономией.

Физика

В 1907 году имя Бора ассоциировалось с блестящими знаниями. Преподаватели прочили молодому исследователю великое будущее, а его дипломная работа о поверхностном натяжении воды получила золотую медаль. Нильсу вручили ее от Королевской академии наук. Спустя 2 года он стал магистром университета, а его докторскую диссертацию коллеги признали образцом и преддверием великих открытий. В ней Нильс Бор описывал поведение электронов и магнитные колебания в металлах. Работая над диссертацией, физик обнаружил «белые пятна» в классической электродинамике.

Embed from Getty Images
Физик Нильс Бор

В 1911-м, став доктором наук и получив стипендию стажера, датчанин отправился в Кембридж. В старейшем английском университете он мечтал поработать под началом нобелевского лауреата сэра Джозефа Томсона в легендарной Кавендишской лаборатории. Но у Томсона тема диссертации датского ученого не вызвала интереса — в то время он переключился на другие работы.

Разочарование Нильса вскоре сменилось творческим подъемом от знакомства с другим нобелевским лауреатом Эрнестом Резерфордом. «Отец ядерной физики» работал в Манчестерском университете на северо-западе Британии, куда Бор и отправился, покинув Кембридж. Датский физик в начале 1912-го с головой погрузился в разработку ядерной модели атома, изучал радиоактивность элементов.

Embed from Getty Images
Физик Эрнест Резерфорд

Совместная работа с Резерфордом подтолкнула ученого к созданию своей модели атомного строения. В Копенгаген Бор вернулся летом 1912 года и устроился в альма-матер ассистентом-профессором. Два года он бился над решением проблем, сопутствующих ядерной модели атома и квантовой теории его строения.

В 1913-м появились постулаты Бора. Это основные допущения, которые ученый сформулировал, чтобы обосновать закономерность спектральной серии водорода и квантовый характер света. Работа ученого дала начало развитию квантовой физики. Вклад в науку датчанина высоко оценили Резерфорд и Альберт Эйнштейн. Последний назвал Бора «человеком с гениальной интуицией», а его изыскания – крайне важными для развития химии.

Весной 1914-го датского физика пригласили на преподавательскую работу в Манчестер, где он читал студентам лекции по математической физике. Спустя 2 года он вернулся на родину, где продолжил изучать строение атома. Университет создал для Нильса Бора пост профессора.

Embed from Getty Images
Нильс Бор и Альберт Эйнштейн

В 1920-м именитый физик основал в датской столице Институт теоретической физики, который возглавлял до самой смерти. Достижения института в развитии квантовой механики сложно переоценить. В 1920-х на смену модели атома Бора пришла более сложная квантово-механическая, в основание которой легли исследования учеников Нильса.

В 1922 году за достижения в разработке строения атомов и их излучения ученому вручили Нобелевскую премию. Вскоре мэтр сформулировал принцип соответствия и принцип дополнительности, фундаментальные для развития квантовой механики.

В 1930-х начал исследования в области ядерной физики и вскоре в содружестве с коллегами представил капельную модель ядра, предполагавшую деление. Открытие в конце 1930-х позволило ученым продвинуться в понимании ядерного деления, что перед началом Второй мировой войны имело огромное значение. Во время исследований Нильс Бор узнал, что уран-235 может расщепляться, высвобождая невиданную энергию. Это открытие послужило отправной точкой для разработки атомной бомбы.

Embed from Getty Images
Нильс Бор и Джавахарлал Неру

В первые военные годы ученый продолжал трудиться в немецкой оккупации, но «полуеврейская» национальность Бора и предупреждение об аресте вынудили его бежать в Швецию, а оттуда в Британию. Он считал, что технически невозможно создать атомную бомбу, но в Америке уже началась разработка смертоносного оружия. США обратились за помощью к ученому, и он вместе с сыном Оге прибыл в штаты для участия в Манхэттенском проекте.

Бор-старший, «аксакал» среди задействованных ученых, стал автором ряда разработок, но в конце войны возможность использования оружия столь разрушительной и смертоносной силы все больше тревожила датчанина. Он добился встречи с президентом Ф. Рузвельтом и британским премьер-министром У. Черчиллем, чтобы убедить их установить контроль над гонкой вооружения, но усилия оказались тщетными.

В 1955-м Нильс Бор достиг 70-летия, возраста обязательной отставки, и покинул профессорский пост, но остался главой учрежденного института и продолжил работать над развитием квантовой физики. В конце жизни ученый проявил острый интерес к молекулярной биологии.

Embed from Getty Images
Нильс Бор

Книга «Атомная физика и человеческое познание» — фундаментальный труд Нильса Бора, увидела свет за год до кончины научного светила, в 1961-м. Ученый неоднократно выступал в прессе, ратуя за мирное использование атома и производимой им энергии, предупреждал об опасности оружия на основе ядерного расщепления. А в 1950-м обратился с письмом в ООН, призвав к международному контролю над смертоносным оружием. Спустя 7 лет физик стал первым лауреатом учрежденной Фордом премии «За мирный атом».

Коллеги очень любили Бора за человечность и отменное чувство юмора. В учрежденном им институте отношения в коллективе напоминали семейные: Нильс искренне интересовался жизнью сотрудников, был чрезвычайно доброжелательным и гостеприимным. У светила не было звездной болезни, хотя нобелевское лауреатство и ученые степени Кембриджа, Манчестера, Оксфорда, Эдинбурга, Сорбонны, Принстона, Гарварда и других ведущих университетов мира давали обоснованное право на гордость.

Личная жизнь

Летом 1912 года Нильс Бор повел под венец сестру лучшего институтского друга Нильса Эрика Нёрлунда. Маргарет стала прекрасной женой, подарившей мужу крепкий тыл, уют и шестерых детей. Один из сыновей, Оге Бор, пошел по стопам отца и добился в физике огромных успехов: в середине 1970-х ученому вручили Нобелевскую премию.

Embed from Getty Images
Нильс Бор и его жена Маргарет

За заслуги перед страной и наукой Нильс Бор в начале 1930-х получил от пивоваренной компании «Карлсберг» подарок — резиденцию «Дом чести», построенную специально для него. В гостях у Бора побывали королева Британии Елизавета, главы держав со всего мира, премьер-министры и знаменитости.

Ученый пережил трагедию: в 1934-м Нильс Бор потерял старшего сына Христиана. 19-летнего парня смыло за борт яхты во время шторма. Тело Бора так и не нашли.

Семейство именитого физика долгие годы поддерживало тесную дружбу с семьей Резерфорд. Нильс назвал Эрнеста вторым отцом.

Смерть

Биографы Бора говорят, что религиозные взгляды ученого сформировались в 16 лет. Отношение к Богу у Нильса было трепетным, хотя духовные притязания религии он отвергал.

«Не наше дело предписывать Богу, как ему управлять этим миром», – повторял физик.

Могила Нильса Бора / Википедия

В конце жизненного пути он писал статьи на философские темы, занимался общественной работой и выступал с лекциями.

Причиной смерти ученого стал сердечный приступ. Бора не стало в 77 лет. Урну с его прахом поместили в семейной могиле на кладбище Копенгагена.

Интересные факты

Один из гостей Бора, увидев на дверях его дома прибитую подкову, спросил, неужели учёный может верить в то, что подкова над дверью приносит счастье. Бор с улыбкой ответил:

«Конечно же, не верю! Но подкова приносит счастье даже тем, кто в это не верит».

В нацистской Германии запретили принятие Нобелевской премии. Немецкие физики Макс фон Лауэ и Джеймс Франк доверили хранение золотых медалей Нильсу Бору. Когда в 1940 году немцы оккупировали Копенгаген, Бор растворил эти медали в царской водке. После окончания войны извлек спрятанное в царской водке золото и передал его Шведской королевской академии наук, где изготовили новые медали и повторно вручили.

Embed from Getty Images
Нильс Бор с женой и внуком

На родине Бор был настолько уважаемым человеком, что специально для него пивоваренная компания «Карлсберг» провела в дом трубопровод, по которому круглосуточно и бесплатно поставлялось свежее пиво. Дом Бора всегда был полон гостей.

В 1997 году 107-й элемент таблицы Менделеева получил официальное название борий в честь Нильса Бора. До 1997-го в СССР и России название в честь великого физика — нильсборий — носил 105-й элемент таблицы Менделеева, позже переименованный в дубний.

Память

  • С 1965 года Копенгагенский институт теоретической физики носит название Институт Нильса Бора. После смерти его основателя институт возглавил сын Оге Бор.
  • В 1963 и 1985 годах в Дании были выпущены марки с изображением Нильса Бора.
  • Имя Бора носит астероид 3948, открытый в 1985 году.
  • В честь Нильса Бора в 1964 году назван кратер на Луне.
  • В 1997 году Датский национальный банк выпустил в обращение банкноту достоинством 500 крон с изображением Нильса Бора.
  • В 1998 году опубликована пьеса «Копенгаген» английского драматурга Майкла Фрейна, посвященная исторической встрече Бора и Гейзенберга.

Этот датский учёный сделал прорыв в физике, став одним из создателей квантовой теории. Знаменитый физик, который помог создать атомное оружия, остаток жизни провёл, доказывая, что оно — огромная ответственность и предлагал правительствам разных стран от него отказаться.

Семья и детство

Нильс Бор появился на свет в столице Дании в семье весьма богатого учёного и наследницы династии банкиров. Его папа был профессором, преподавал физиологию и медицину в университете Копенгагена, коллеги дважды номинировали его на «Нобеля» в этой отрасли.

Поскольку родители часто выходили в свет и общались с истинными интеллектуалами города, Нильс с детства увлекался разными науками.

Когда он пошёл учиться в школу, то больше всего его интересовали философия, физика и математика — всё благодаря частым визитам друзей отца — известный учёных в этих отраслях. Кроме того, он увлекался и психологией. Вместе с троюродным братом, который со временем станет известным учёным в сфере гештальт-психологии, Эдгаром Рубином Нильс штудировал различные учебники в этом направлении.

Но юноша жил не только наукой, также он очень увлекался футболом. Даже был в команде, играющей на Олимпийских играх 1908 года — Дания тогда заняла второе место, уступив Англии.

Учёба и наука

Восемнадцатилетний Нильс стал студентом Копенгагенского университета, пошёл учиться на физико-математический факультет. Также изучал астрономию и химию.

Ещё студентом он делает первые опыты и исследует колебания струй жидкости, чтобы точнее определить поверхность натяжения воды.

В 1906 его достижения были высоко оценены — за теоретическую часть Нильсу вручили золотую медаль от Королевского общества Дании. Три следующих года Бор провёл, исследуя свою теорию на практике. Результаты опубликовали с рецензиями от популярных тогда учёных: сэра Джона Уильяма Стретта и сэра Уильяма Рамзея, — оба получили «Нобеля» в 1904 году.

В 1910 Бор стал магистром, в следующем году блистательно защитил докторскую по статистической механике. В ней он вывел свою теорию — о магнитном моменте электрических зарядов в движении и стационарном состоянии. Через девять лет эту же теорему заново открыла Йоханна ван Лёвен, поэтому в наше время она носит имя обоих учёных.

Бор и Резерфорд

Осенью 1911 Бор приезжает в Кембридж. Ему дали стипендию на 2 500 крон для стажировки за рубежом. Поэтому он выбирает Англию для своих исследований, конкретно — Кавендишскую лабораторию, в которой главным был Нобелевский лауреат по физике сэр Джон Томсон. Но сотрудничество не сложилось. Томсону не понравился Бор, который открыто указывал на просчёты и ошибки маститого физика, к тому же датчанин плохо говорил по-английски. Поэтому, несмотря не гениальность выбранного им наставника, Бору пришлось искать другой университет. И спустя полгода он переезжает в Манчестер, к «отцу» ядерной физики Эрнесту Резерфорду, тоже Нобелевскому лауреату. Вместе они работали над моделями атома и их изменениями в ходе радиоактивного распада. В лице Резерфорда Бор нашёл не только наставника и коллегу, но и очень близкого друга. Когда в 1912 учёный женился, то часть свадебного путешествия они с женой провели в Манчестере, навестив Резерфорда.

В 1913 выходит статья Бора о «Теории торможения заряженных частиц при их прохождении через вещество».

После возвращения в Копенгаген, Бор преподаёт в университете, а также активно работает над квантовой теорией строения атома. Весной 1913 он ещё раз едет в Манчестер — на консультацию с Резерфордом. После выходит его статья «О строении атомов и молекул» в журнале Philosophical Magazine. Её публикуют по частях, растягивают теоретическую часть от июля до декабря. В ней Бор описывает квантовую теорию водородоподобного атома.

Эта работа стала настоящей революцией того времени. Даже годы спустя физики признавали, что исследования Бора были величайшим шагом в изучении атомов и их строения.

Свой институт и «Нобель»

В 1914 Резерфорд пригласил Бора пожить в Манчестере, заодно и начать преподавать математическую физику в университете. Там учёный остаётся следующие два учебных года. В это же время он продолжает исследования, на основании которых развивает свою теорию, даже пытается перенести её на многоэлектронные атомы. Но идея оказывается тупиковой.

В июне 1916 Бор вернулся столицу и снова приступил к чтению лекций в университете на своей кафедре. Но работать под чьим-либо руководством Бор не хотел, поэтому обратился к правительству с просьбой выделить денег на строительство отдельного института для себя и своих единомышленников.

Через четыре года состоялось торжественное открыли Института теоретической физики (в наше время он носит имя Бора).

В 1918 выходит его статья «О квантовой теории линейчатых спектров», в ней он формулирует принцип соответствия и выводит взаимосвязь между квантовой теорией и классической физикой.

В 1922 Бору присудили Нобелевскую премию по физике за его изучение строения атома. Все свои открытия в этой отрасли Бор озвучит на открытой лекции перед студентами в конце того де года в Стокгольме.

Ещё один Эйнштейн

В 1925 возникает такое понятие как «квантовая механика». В результате многолетних опытов и опровержения нескольких теорий, Бор формулирует принцип дополнительности. В его основа лежит теория о том, что микрочастица получает свои динамические характеристики в зависимости от того, во взаимосвязи с какими объектами она пребывает. Этот принцип некоторые учёные считали настолько важным, что даже предлагали всю квантовую механику называть в его честь, проведя аналогию с теорией относительности Эйнштейна.

В 1930-х годах Бор чрезвычайно увлёкся темой ядерной физики. Настолько, что весь его институт полностью изменил направление своих разработок.

В 1936 году сформулировал процесс ядерной реакции, Через несколько лет он доказал, что у различных микроэлементов ядра делятся по-разному, в зависимости от того, какие нейтроны вызывают этот процесс.

Вторая мировая и ядерное оружие

Когда в Германии ко власти пришёл Гитлер, многие учёные бежали из страны. Вместе с братом Бор помогал им обустроиться в Копенгагене. Под угрозой оказался и сам физик, ведь его мать имела еврейские корни. Но он решил оставаться в городе до последнего и защищать свой институт.

В 1941 у него состоялась встреча с Вернером Гейзенбергом, этот физик в то время сотрудничал в нацистской Германией по вопросам разработки ядерного оружия. Но Бор помогать не согласился .

В 1943 они вместе с сыном бежали в США, где до конца войны жили под другими именами и разрабатывали атомную бомбу.

Уже работая над проектом, он осознал опасность такого оружия, поэтому написал не одно письмо Черчиллю и Рузвельту, чтобы те с осторожностью относились к атомной энергии. Разработкой Бора заинтересовалась и другая сторона — СССР, его даже приглашали приехать туда для обмена опытом, что в США расценили как попытку шпионажа.

Последние годы физик провёл, выступая с лекциями и в написании философских статей. Своё самое важное, как он считал, открытие — принцип дополнительности, он хотел применить в различных сферах: биологии, психологии и культуре.

Умер в возрасте 77 лет от сердечного приступа. Прах Бора находится в Копенгагене в семейной могиле.

Интересные факты

  • Бор очень часто вступал в дискуссии с Эйнштейном. Часто они заканчивались на повышенных тонах, тем не менее оба считали друг друга близкими друзьями.
  • С 1965 года Копенгагенский институт теоретической физики носит название «институт Нильса Бора». После смерти его основателя и бессменного руководителя Институт возглавил Оге Бор (до 1970).
  • 105-й элемент таблицы Менделеева (дубний), открытый в 1970 году, до 1997 года был известен как нильсборий. В этом же году было утверждено название борий для 107-го элемента, открытого в 1981 году.
  • Имя Бора носит астероид 3948, открытый в 1985 году.
  • В 1998 году опубликована пьеса «Копенгаген» английского драматурга Майкла Фрейна, посвященная исторической встрече Бора и Резерфорда.

Титулы и награды

  • Медаль Хьюза (1921)
  • Медаль и премия Гутри (1922)
  • Нобелевская премия по физике (1922)
  • Медаль Маттеуччи (1923)
  • Силлимановская лекция (1923)
  • Медаль Барнарда (1925)
  • Медаль Франклина (1926)
  • Медаль имени Макса Планка (1930)
  • Фарадеевская лекция (1930)
  • Медаль Копли (1938)
  • Орден Слона (1947)
  • Международная золотая медаль Нильса Бора (1955) — в честь Н. Бора была учреждена награда и её первым лауреатом стал сам Бор
  • Премия «За мирный атом» (англ.) (1957)
  • Медаль и премия Резерфорда (1958)
  • Медаль Гельмгольца (1961)
  • Премия Соннинга[en] (1961)
  • Почётные учёные степени Кембриджского, Манчестерского, Оксфордского, Эдинбургского, Сорбоннского, Принстонского, Гарвардского университетов, университета Макгилла, Рокфеллеровского центра и др.

Нильс Бор – датский физик и общественный деятель, один из основоположников физики в современном виде. Был основателем и руководителем копенгагенского Института теоретической физики, создателем мировой научной школы, а также иностранным членом академии наук СССР. В этой статье будут рассмотрены история жизни Нильса Бора и его основные достижения.

Заслуги

Датский Физик Бор Нильс основал теорию атома, которая базируется на планетарной модели атома, квантовых преставлениях и предложенных им лично постулатах. Кроме того, Бор запомнился важными работами по теории атомного ядра, ядерных реакций и металлов. Он был одним из участников создания квантовой механики. Кроме наработок в области физики, Бору принадлежит ряд трудов по философии и естествознанию. Ученый активно боролся с атомной угрозой. В 1922 году его наградили Нобелевской премией.

Детство

Будущий ученый Нильс Бор родился в городе Копенгагене 7 октября 1885 года. Его отец Кристиан был профессором физиологии в местном университете, а мать Эллен происходила из состоятельной еврейской семьи. У Нильса был младший брат Харальд. Родители постарались сделать детство сыновей счастливым и насыщенным. Положительное влияние семьи, и в частности матери, сыграло важнейшую роль в становлении их душевных качеств.

Образование

Начальное образование Бор получил в Гаммельхольмской школе. В школьные годы он увлекался футболом, а позже – лыжным и парусным спортом. В двадцать три года Бор стал выпускником Копенгагенского университета, в котором его считали необычайно одаренным физиком-исследователем. За дипломный проект, посвященный определению поверхностного натяжения воды с помощью вибраций водной струи, Нильса наградили золотой медалью от Датской королевской академии наук. Получив образование, начинающий физик Бор Нильс остался работать в университете. Там он осуществил ряд важнейших исследований. Одно из них было посвящено классической электронной теории металлов и легло в основу докторской диссертации Бора.

Нестандартное мышление

Однажды к президенту Королевской академии, Эрнесту Резерфорду, обратился за помощью коллега из копенгагенского университета. Последний намеревался поставить своему студенту самую низкую оценку, в то время как тот считал, что заслуживает оценки «отлично». Оба участника спора согласились положиться на мнение третьего лица, некого арбитра, которым и стал Резерфорд. Согласно экзаменационному вопросу, студент должен был объяснить, как с помощью барометра можно определить высоту здания.

Студент ответил, что для этого нужно привязать барометр к длинной веревке, подняться с ним на крышу здания, опустить его к земле и замерять длину веревки ушедшей вниз. С одной стороны, ответ был абсолютно верным и полным, но с другой – он имел мало общего с физикой. Тогда Резерфорд предложил студенту еще раз попытаться ответить. Он дал ему шесть минут, и предупредил, что ответ должен иллюстрировать понимание физических законов. Через пять минут, услышав от студента, что он выбирает лучшие из нескольких решений, Резерфорд попросил его досрочно ответить. На это раз студент предложил подняться с барометром на крышу, сбросить его вниз, замерять время падения и, воспользовавшись специальной формулой, выяснить высоту. Этот ответ удовлетворил преподавателя, однако он с Резерфордом не могли отказать себе в удовольствии прослушать остальные версии студента.

Следующий способ был основан на измерении высоты тени барометра и высоты тени здания, с последующим решением пропорции. Это вариант понравился Резерфорду, и он с энтузиазмом попросил студента осветить оставшиеся способы. Тогда студент предложил ему самый простой вариант. Нужно было просто прикладывать барометр к стене здания и делать отметки, а затем сосчитать количество отметок и умножить их на длину барометра. Студент считал, что столь очевидный ответ точно нельзя упускать из виду.

Дабы не прослыть в глазах ученых шутником, студент предложил и самый изощренный вариант. Привязав к барометру шнурок – рассказывал он, – нужно раскачать его у основания здания и на его крыше, замерев величину гравитации. Из разницы между полученными данными, при желании можно узнать высоту. Кроме того, раскачивая маятник на шнурке с крыши здания, можно определить высоту по периоду прецессии.

Наконец, студент предложил найти управляющего здания и взамен на замечательный барометр выведать у него высоту. Резерфорд спросил, неужели студент и впрямь не знает общепринятого решения задачи. Он не стал скрывать, что знает, но признался, что сыт по горло навязыванием учителями своего образа мышления подопечным, в школе и колледже, и отверганием ими нестандартных решений. Как вы наверняка догадались, этим студентом был Нильс Бор.

Переезд в Англию

Проработав в университете три года, Бор переехал в Англию. Первый год он работал в Кембридже у Джозефа Томсона, затем перебрался к Эрнесту Резерфорду в Манчестер. Лаборатория Резерфорда на тот момент считалась наиболее выдающейся. Последнее время в ней проходили эксперименты, породившие открытие планетарной модели атома. Точнее, модель тогда пребывала еще на стадии становления.

Опыты по прохождению альфа-частиц через фольгу позволили Резерфорду осознать, что в центре атома располагается небольшое заряженное ядро, на которое приходится едва ли вся масса атома, а вокруг него располагаются легкие электроны. Так как атом электронейтрален, сумма зарядов электронов должна равняться модулю заряда ядра. Заключение о том, что заряд ядра кратен заряду электрона было центральным в этом исследовании, но пока что оставалось неясным. Зато были выявлены изотопы – вещества, имеющие одинаковые химические свойства, но различную атомную массу.

Атомный номер элементов. Закон смещения

Работая в лаборатории Резерфорда, Бор понял, что химические свойства зависят от числа электронов в атоме, то есть от его заряда, а не массы, что и объясняет существования изотопов. Это стало первым важным достижением Бора в этой лаборатории. Так как альфа-частица приставляет собой ядро гелия с зарядом +2, при альфа-распаде (частица вылетает из ядра) «дочерний» элемент в таблице Менделеева должен размещаться левее на две клеточки чем «материнский», а при бета-распаде (электрон вылетает из ядра) – правее на одну клеточку. Так был сформирован «закон радиоактивных смещений». Далее датский физик сделал ряд более важных открытий, которые касались самой модели атома.

Модель Резерфорда-Бора

Эту модель также называют планетарной, ведь в ней электроны вращаются вокруг ядра подобно тому, как планеты вокруг Солнца. Такая модель имела ряд проблем. Дело в том, что атом в ней был катастрофически неустойчив, и терял энергию за стомиллионную долю секунды. В действительности же такого не происходило. Возникшая проблема казалась неразрешимой и требовала радикально нового подхода. Здесь и проявил себя датский физик Бор Нильс.

Бор предположил, что, вопреки законам электродинамики и механики, в атомах есть орбиты, перемещаясь по которым электроны не излучают. Орбита стабильна, если момент количества движений электрона находящегося на ней равен половине постоянной Планка. Излучение происходит, но только в момент перехода электрона с одной орбиты на другую. Вся энергия, которая при этом высвобождается, уносится квантом излучения. Такой квант имеет энергию, равную произведению частоты вращения на постоянную Планка, или разности между начальной и конечной энергией электрона. Таким образом, Бор объединил наработки Резерфорда и идею квантов, которая была предложена Максом Планком в 1900 году. Такое объединение противоречило всем положениям традиционной теории, и в то же самое время, не отвергало ее полностью. Электрон был рассмотрен как материальная точка, которая движется по классическим законам механики, но «разрешенными» являются лишь те орбиты, которые выполняют «условиям квантования». На таких орбитах, энергии электрона обратно пропорциональны квадратам номеров орбит.

Вывод из «правила частот»

Опираясь на «правило частот», Бор сделал вывод, что частоты излучения пропорциональны разности между обратными квадратами целых чисел. Ранее эта закономерность была установлена спектроскопистами, однако не находила теоретического объяснения. Теория Нильса Бора позволяла объяснить спектр не только водорода (простейшего из атомов), но и гелия, в том числе ионизированного. Ученый проиллюстрировал влияние содвижения ядра и предугадал, как заполняются электронные оболочки, что позволило выявить физическую природу периодичности элементов системе Менделеева. За эти наработки, в 1922 году Бор был удостоен Нобелевской премии.

Институт Бора

По завершении работ у Резерфорда уже признанный физик Бор Нильс вернулся на родину, куда его пригласили в 1916 году профессором в копенгагенский университет. Через два года он стал членом Датского королевского общества (в 1939 году ученый возглавил его).

В 1920 году Бор основал Институт теоретической физики и стал его руководителем. Власти Копенгагена, в знак признания заслуг физика, предоставили ему для института здание исторического «Дома Пивовара». Институт оправдал все ожидания, сыграв в развитии квантовой физики выдающуюся роль. Стоит отметить, что определяющее значение в этом имели личные качества Бора. Он окружил себя талантливыми сотрудниками и учениками, границы между которыми часто были незаметны. Институт Бора был интернационален, в него стремились опасть отовсюду. Среди знаменитых выходцев Боровской школы можно выделить: Ф. Блоха, В. Вайскопфа, Х. Казимира, О. Бора, Л. Ландау, Дж. Уиллера и многих других.

К Бору не единожды приезжал немецкий ученый Верне Гейзенберг. Во времена, когда создавался «принцип неопределенности», с Бором дискутировал Эрвин Шредингер, который был сторонником чисто-волновой точки зрения. В бывшем «Доме Пивовара» формировался фундамент качественно новой физики двадцатого века, одним из ключевых фигурантов которой был Нильс Бор.

Модель атома, предложенная датским ученым и его наставником Резерфордом, была непоследовательной. Она объединяла постулаты классической теории и гипотезы, явно ей противоречащие. Дабы устранить эти противоречия, необходимо было радикально пересмотреть основные положения теории. В этом направлении важную роль сыграли прямые заслуги Бора, его авторитет в научных кругах, и просто личное влияние. Работы Нильса Бора показали, что для получения физической картины микромира не подойдет подход, с успехом применяющийся для «мира больших вещей», и он стал одним из основоположников такого подхода. Ученый ввел такие понятия, как «неконтролируемое воздействие измерительных процедур» и «дополнительные величины».

Копенгагенская квантовая теория

С именем датского ученого связана вероятностная (она же копенгагенская) интерпретация квантовой теории, а также изучение ее многочисленных «парадоксов». Важную роль здесь сыграла дискуссия Бора с Альбертом Эйнштейном, которому не по душе была квантовая физика Бора в вероятностном истолковании. «Принцип соответствия», сформулированный датским ученым, сыграл немаловажную роль в понимании закономерностей микромира и их взаимодействия с классической (неквантовой) физикой.

Ядерная тематика

Начав заниматься физикой ядра еще у Резерфорда, Бор уделял ядерной тематике много внимания. Он предложил в 1936 году теорию составного ядра, вскоре породившую капельную модель, которая сыграла весомую роль в исследовании деления ядер. В частности, Бору принадлежит предсказание спонтанного деления ядер урана.

Когда фашисты захватили Данию, ученый тайно был доставлен в Англию, а затем в Америку, где совместно с сыном Оге трудился над Манхэтеннским проектом в Лос-Аламосе. В послевоенные годы Бор много времени уделял вопросам контроля над ядерным оружием и мирного применения атомов. Он принял участие в создании центра ядерных исследований Европы и даже обращался со своими идеями к ООН. Исходя из того, что Бор не отказался обсуждать с советскими физиками определенные аспекты «ядерного проекта», он считал опасным монопольное владение атомным вооружением.

Другие области знания

Кроме того, Нильс Бор, биография которого подходит к концу, интересовался также вопросами сопредельными с физикой, в частности биологией. Также его интересовала философия естествознания.

Выдающийся датский ученый скончался от сердечного приступа 18 октября 1962 года в Копенгагене.

Заключение

Нильс Бор, открытия которого, безусловно, изменили физику, пользовался огромным научным и нравственным авторитетом. Общение с ним, даже мимолетное, производило на собеседников неизгладимое впечатление. По речи и письму Бора было видно, что он старательно подбирает слова, дабы максимально точно проиллюстрировать свои мысли. Российский физик Виталий Гинзбург назвал Бора невероятно деликатным и мудрым.

датский ученый, физик, Нобелевский лауреат 7 октября 1885 137 лет назад  —  18 ноября 1962 60 лет назад

Нильс Бор Нильс Бор

Нильс Хенрик Давид Бор (дат. Niels Henrik David Bohr) родился 7 октября 1885 года в Копенгагене, в семье профессора физиологии. В 1903 году окончил Гаммельхольмскую грамматическую школу. В детстве Бор увлекался спортом – футболом, катанием на лыжах и парусным спортом. После школы поступил в Копенгагенский университет, в котором проявил себя как физик.

В двадцать три года за свою дипломную работу об определении поверхностного натяжения воды по вибрации водяной струи получил золотую медаль датской королевской академии наук.

Спустя 3 года переезжает жить и работать в Кембридж (Англия). Через год переходит работать к Резерфорду в Манчестер, занимается исследованиями атома, в результате которых обнаружил вещества с одинаковыми химическими свойствами, но с различным атомным весом – названные изотопами.

У Резерфорда Нильс Бор открыл «закон радиоактивных смещений». За свои открытия и исследования в 1922 году Бор получил Нобелевскую премию.

Бор является создателем квантовой теории атома водорода, в которой доказывает, что электрон вращается по определенным квантовым орбитам.

В 1916 году Нильс Бор возвращается в Данию, и уже на следующий год его избирают членом Датского королевского общества.

В 1939 году Бор становится президентом Датского королевского общества. До последних дней Нильс не прекращал исследования, внося вклад в развитие науки.

В 1947 году, в свой 62-й день рождения он получил от короля Дании Фредерика IX высшую национальную награду – орден Слона.

Умер Нильс Бор 18 ноября 1962 года в Копенгагене.

ВконтактеОдноклассникиМой мир

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Егор Новиков
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий