Niels Bohr - duński fizyk i osoba publiczna,jeden z założycieli fizyki w jej nowoczesnej formie. Był założycielem i kierownikiem Kopenhaskiego Instytutu Fizyki Teoretycznej, twórcą światowej szkoły naukowej, a także członkiem zagranicznym Akademii Nauk ZSRR. W tym artykule przeanalizujemy historię życia Nielsa Bohra i jego główne osiągnięcia.
Duński fizyk Bohr Nils założył teorię atomu,który jest oparty na planetarnym modelu atomu, reprezentacjach kwantowych i postulatach, które osobiście zaproponował. Ponadto Bohr został zapamiętany za swoją ważną pracę nad teorią jądra atomowego, reakcjami jądrowymi i metalami. Był jednym z uczestników tworzenia mechaniki kwantowej. Oprócz postępów w dziedzinie fizyki Bohr ma wiele prac dotyczących filozofii i nauki. Naukowiec aktywnie walczył z zagrożeniem atomowym. W 1922 roku otrzymał Nagrodę Nobla.
Przyszły naukowiec Niels Bohr urodził się w mieścieKopenhaga 7 października 1885 r. Jego ojciec Christian był profesorem fizjologii na lokalnym uniwersytecie, a matka Ellen pochodziła z zamożnej rodziny żydowskiej. Niels miał młodszego brata, Haralda. Rodzice starali się, aby dzieciństwo ich synów było szczęśliwe i pełne wydarzeń. Pozytywny wpływ rodziny, a zwłaszcza matki, odegrał kluczową rolę w kształtowaniu ich cech duchowych.
Bor otrzymał wykształcenie podstawowe wSzkoła Gammelholm. W latach szkolnych pasjonował się piłką nożną, a później - narciarstwem i żeglarstwem. W wieku dwudziestu trzech lat Bohr ukończył Uniwersytet w Kopenhadze, gdzie uchodził za niezwykle utalentowanego fizyka badawczego. Niels został nagrodzony złotym medalem Królewskiej Duńskiej Akademii Nauk za pracę magisterską dotyczącą wyznaczania napięcia powierzchniowego wody za pomocą drgań strumienia wody. Po uzyskaniu wykształcenia początkujący fizyk Bohr Niels pozostał na uniwersytecie. Tam przeprowadził szereg ważnych badań. Jeden z nich był poświęcony klasycznej elektronicznej teorii metali i stanowił podstawę rozprawy doktorskiej Bohra.
Pewnego razu Prezydentowi Królewskiej Akademii,Ernest Rutherford, kolega z Uniwersytetu w Kopenhadze, poprosił o pomoc. Ten ostatni zamierzał wystawić swojemu uczniowi najniższą ocenę, uważając, że zasługuje na ocenę „doskonałą”. Obie strony sporu zgodziły się oprzeć na opinii osoby trzeciej, pewnego arbitra, którym stał się Rutherford. Zgodnie z pytaniem egzaminacyjnym student musiał wyjaśnić, w jaki sposób można określić wysokość budynku za pomocą barometru.
Student odpowiedział, że do tego trzeba związaćbarometr do długiej liny, wespnij się z nim na dach budynku, opuść go na ziemię i zmierz długość liny, która opadła. Z jednej strony odpowiedź była absolutnie poprawna i kompletna, ale z drugiej niewiele miała wspólnego z fizyką. Następnie Rutherford zasugerował, aby uczeń ponownie spróbował odpowiedzieć. Dał mu sześć minut i ostrzegł, że odpowiedź musi ilustrować zrozumienie praw fizycznych. Pięć minut później, usłyszawszy od ucznia, że wybiera najlepsze z kilku rozwiązań, Rutherford poprosił go o udzielenie odpowiedzi przed terminem. Tym razem student zaproponował wejście na dach z barometrem, zrzucenie go, zmierzenie czasu upadku i za pomocą specjalnego wzoru, sprawdzenie wysokości. Ta odpowiedź zadowoliła nauczyciela, ale on i Rutherford nie mogli odmówić sobie przyjemności słuchania pozostałych wersji uczniów.
Kolejna metoda polegała na pomiarze wysokościcień barometru i wysokość cienia budynku, a następnie rozwiązanie proporcji. Rutherford polubił tę opcję i entuzjastycznie poprosił ucznia o wskazanie pozostałych metod. Następnie student zaproponował mu najprostszą opcję. Wystarczyło przyłożyć barometr do ściany budynku i zrobić znaki, a następnie policzyć liczbę znaków i pomnożyć je przez długość barometru. Student uważał, że zdecydowanie nie można przeoczyć tak oczywistej odpowiedzi.
Aby nie zostać uznanym za żartownisia w oczach naukowców,student zaproponował najbardziej wyrafinowaną opcję. Po przywiązaniu sznura do barometru, powiedział, musisz go obrócić u podstawy budynku i na jego dachu, zamrażając siłę grawitacji. Z różnicy między uzyskanymi danymi, jeśli chcesz, możesz dowiedzieć się o wysokości. Dodatkowo wychylając wahadło na sznurku z dachu budynku można określić wysokość z okresu precesji.
Na koniec uczeń zasugerował znalezienie menedżerabudynki iw zamian za wspaniały barometr, aby dowiedzieć się od niego wysokości. Rutherford zapytał, czy uczeń naprawdę nie zna ogólnie przyjętego rozwiązania problemu. Nie ukrywał, że wie, ale przyznał, że ma dość nauczycieli narzucających swój sposób myślenia wychowankom, w szkole i na studiach, odrzucających niestandardowe rozwiązania. Jak się zapewne domyślasz, tym uczniem był Niels Bohr.
Po trzech latach pracy na uniwersytecie Bor przeniósł siędo Anglii. Przez pierwszy rok pracował w Cambridge z Josephem Thomsonem, następnie przeniósł się do Ernesta Rutherforda w Manchesterze. Laboratorium Rutherforda w tym czasie uchodziło za najwybitniejsze. Niedawno był gospodarzem eksperymentów, które doprowadziły do odkrycia planetarnego modelu atomu. Mówiąc dokładniej, model był wtedy jeszcze w powijakach.
Eksperymenty dotyczące przechodzenia cząstek alfa przez foliępozwolił Rutherfordowi zdać sobie sprawę, że w środku atomu znajduje się małe naładowane jądro, które prawie nie stanowi całej masy atomu, a wokół niego znajdują się lekkie elektrony. Ponieważ atom jest elektrycznie obojętny, suma ładunków elektronowych musi być równa modułowi ładunku jądrowego. Wniosek, że ładunek jądra jest wielokrotnością ładunku elektronu, był kluczowy dla tych badań, ale jak dotąd pozostawał niejasny. Ale zidentyfikowano izotopy - substancje, które mają te same właściwości chemiczne, ale różne masy atomowe.
Pracując w laboratorium Rutherforda, Bohr zdał sobie z tego sprawęwłaściwości chemiczne zależą od liczby elektronów w atomie, czyli od jego ładunku, a nie od masy, co wyjaśnia istnienie izotopów. Było to pierwsze duże osiągnięcie Bohra w tym laboratorium. Ponieważ cząsteczka alfa jest jądrem helu o ładunku +2, podczas rozpadu alfa (cząstka wylatuje z jądra), element „potomny” w układzie okresowym powinien znajdować się dwie komórki po lewej stronie niż „rodzic” jeden, aw rozpadzie beta (elektron wylatuje z jądra) - jedną komórkę po prawej stronie. Tak powstało „prawo przemieszczeń promieniotwórczych”. Co więcej, duński fizyk dokonał kilku ważniejszych odkryć, które dotyczyły samego modelu atomu.
Ten model jest również nazywany planetarnym, ponieważ w nimelektrony krążą wokół jądra, tak jak planety wokół Słońca. Ten model miał wiele problemów. Faktem jest, że znajdujący się w nim atom był katastrofalnie niestabilny i stracił energię w ciągu stu milionowych części sekundy. W rzeczywistości tak się nie stało. Problem, który się pojawił, wydawał się nierozwiązywalny i wymagał radykalnie nowego podejścia. Tutaj pokazał się duński fizyk Bohr Niels.
Bohr zasugerował to wbrew prawomelektrodynamiki i mechaniki atomy mają orbity, po których nie emitują elektronów. Orbita jest stabilna, jeśli moment pędu elektronu na niej jest równy połowie stałej Plancka. Promieniowanie występuje, ale tylko w momencie przejścia elektronu z jednej orbity na drugą. Cała energia, która jest w tym przypadku uwalniana, jest przenoszona przez kwant promieniowania. Taki kwant ma energię równą iloczynowi częstotliwości rotacji i stałej Plancka, czyli różnicy między energią początkową i końcową elektronu. W ten sposób Bohr połączył idee Rutherforda z ideą kwantów, która została zaproponowana przez Maxa Plancka w 1900 roku. Taki związek zaprzeczał wszystkim postanowieniom tradycyjnej teorii, a jednocześnie nie odrzucił jej całkowicie. Elektron był uważany za punkt materialny poruszający się zgodnie z klasycznymi prawami mechaniki, ale „dozwolone” są tylko te orbity, które spełniają „warunki kwantyzacji”. Na takich orbitach energie elektronu są odwrotnie proporcjonalne do kwadratów liczb orbitalnych.
Opierając się na „zasadzie częstotliwości”, Bohr doszedł do tego wnioskuże częstotliwości promieniowania są proporcjonalne do różnicy między odwrotnymi kwadratami liczb całkowitych. Wcześniej ten wzór został ustalony przez spektroskopistów, ale nie znalazł teoretycznego wyjaśnienia. Teoria Nielsa Bohra pozwoliła wyjaśnić widmo nie tylko wodoru (najprostszego z atomów), ale także helu, w tym helu zjonizowanego. Naukowiec zilustrował wpływ ruchu jądra i przewidział wypełnienie powłok elektronowych, co pozwoliło odkryć fizyczną naturę okresowości pierwiastków w układzie Mendelejewa. Za te osiągnięcia w 1922 roku Bor otrzymał Nagrodę Nobla.
Po zakończeniu prac w Rutherford już uznanyfizyk Bohr Niels wrócił do swojej ojczyzny, gdzie w 1916 roku został zaproszony jako profesor na Uniwersytecie w Kopenhadze. Dwa lata później został członkiem Duńskiego Towarzystwa Królewskiego (w 1939 r. Kierował nim naukowiec).
W 1920 roku Bohr założył Instytut Teoretycznyfizyka i został jej liderem. Władze Kopenhagi w uznaniu zasług fizyka powierzyły mu wybudowanie dla instytutu zabytkowego „Brewer's House”. Instytut spełnił wszelkie oczekiwania, odgrywając wybitną rolę w rozwoju fizyki kwantowej. Warto zauważyć, że decydujące znaczenie miały w tym osobiste cechy Bohra. Otaczał się utalentowanymi pracownikami i studentami, między którymi granice były często niewidoczne. Instytut Bohra był międzynarodowy i każdy próbował się w to wpaść. Wśród znanych osób ze szkoły borowskiej są: F. Bloch, V. Weisskopf, H. Casimir, O. Bohr, L. Landau, J. Wheeler i wielu innych.
Niemiecki naukowiec Verne odwiedził Bohra więcej niż razHeisenberg. W czasie tworzenia „zasady nieoznaczoności” Erwin Schrödinger, który był zwolennikiem czystofalowego punktu widzenia, dyskutował z Bohrem. W dawnym „Domu Piwowara” powstał fundament jakościowo nowej fizyki XX wieku, której jedną z kluczowych postaci był Niels Bohr.
Model atomu zaproponowany przez duńskiego naukowca i jegomentor Rutherford, był niekonsekwentny. Połączyła postulaty teorii klasycznej z hipotezami, które wyraźnie jej zaprzeczają. Aby wyeliminować te sprzeczności, konieczne było radykalne zrewidowanie głównych postanowień teorii. W tym kierunku ważną rolę odegrały bezpośrednie zasługi Bohra, jego autorytet w kręgach naukowych, a po prostu jego osobisty wpływ. Prace Nielsa Bohra pokazały, że podejście z powodzeniem zastosowane w „świecie wielkich rzeczy” nie byłoby odpowiednie dla uzyskania fizycznego obrazu mikrokosmosu, i stał się jednym z twórców tego podejścia. Naukowiec wprowadził takie pojęcia, jak „niekontrolowany wpływ procedur pomiarowych” i „ilości dodatkowe”.
Imię duńskiego naukowca jest związane z probabilistą(aka Kopenhaga) interpretacja teorii kwantowej, a także badanie jej wielu „paradoksów”. Ważną rolę odegrała tutaj dyskusja Bohra z Albertem Einsteinem, który nie lubił fizyki kwantowej Bohra w interpretacji probabilistycznej. Sformułowana przez duńskiego naukowca „zasada zgodności” odegrała ważną rolę w zrozumieniu praw mikroświata i ich interakcji z fizyką klasyczną (nie kwantową).
Zaczął studiować fizykę jądrową jeszcze w Rutherford,Bohr wiele uwagi poświęcił kwestiom nuklearnym. Zaproponował w 1936 r. Teorię jądra złożonego, która wkrótce dała początek modelowi kropelkowemu, który odegrał znaczącą rolę w badaniach rozszczepienia jądrowego. W szczególności Bohr przewidział spontaniczne rozszczepienie jąder uranu.
Kiedy naziści zdobyli Danię, naukowiec był potajemnieprzewieziony do Anglii, a następnie do Ameryki, gdzie wraz z synem Oge pracował przy Projekcie Manhattan w Los Alamos. W latach powojennych Bohr wiele czasu poświęcił kontroli broni jądrowej i pokojowemu wykorzystaniu atomów. Brał udział w tworzeniu centrum badań jądrowych w Europie, a nawet skierował swoje pomysły do ONZ. Wychodząc z faktu, że Bohr nie odmówił omówienia pewnych aspektów „projektu nuklearnego” z radzieckimi fizykami, uznał monopol na posiadanie broni atomowej za niebezpieczny.
Ponadto Niels Bohr, którego biografia dobiega końca, interesował się również zagadnieniami związanymi z fizyką, w szczególności biologią. Interesował się także filozofią nauk przyrodniczych.
Wybitny duński naukowiec zmarł na atak serca 18 października 1962 roku w Kopenhadze.
Niels Bohr, którego odkrycia, oczywiście,zmienił fizykę, cieszył się ogromnym autorytetem naukowym i moralnym. Komunikacja z nim, nawet przelotna, wywarła na rozmówcach niezatarte wrażenie. Z przemówienia i pisma Bohra jasno wynikało, że starannie dobierał słowa, aby jak najdokładniej zilustrować swoje myśli. Rosyjski fizyk Witalij Ginzburg nazwał Bohra niezwykle delikatnym i mądrym.
