Нільс Бор - датський фізик і громадський діяч,один з основоположників фізики в сучасному вигляді. Був засновником і керівником копенгагенського Інституту теоретичної фізики, творцем світової наукової школи, а також іноземним членом Французької академії наук СРСР. У цій статті будуть розглянуті історія життя Нільса Бора і його основні досягнення.
Данська Фізик Бор Нільс заснував теорію атома,яка базується на планетарній моделі атома, квантових кончини і запропонованих ним особисто постулатах. Крім того, Бор запам'ятався важливими роботами по теорії атомного ядра, ядерних реакцій і металів. Він був одним з учасників створення квантової механіки. Крім напрацювань в галузі фізики, Бору належить ряд праць з філософії та природознавства. Вчений активно боровся з атомної загрозою. У 1922 році його нагородили Нобелівською премією.
Майбутній вчений Нільс Бор народився в містіКопенгагені 7 жовтня 1885 року. Його батько Крістіан був професором фізіології в місцевому університеті, а мати Еллен походила з заможної єврейської родини. У Нільса був молодший брат Харальд. Батьки постаралися зробити дитинство синів щасливим і насиченим. Позитивний вплив сім'ї, і зокрема матері, відіграло важливу роль в становленні їх душевних якостей.
Початкову освіту Бор отримав вГаммельхольмской школі. У шкільні роки він захоплювався футболом, а пізніше - лижним і вітрильним спортом. У двадцять три роки Бор став випускником Копенгагенського університету, в якому його вважали надзвичайно обдарованим фізиком-дослідником. За дипломний проект, присвячений визначенню поверхневого натягу води за допомогою вібрацій водного струменя, Нільса нагородили золотою медаллю від Датської королівської академії наук. Здобувши освіту, початківець фізик Бор Нільс залишився працювати в університеті. Там він здійснив ряд найважливіших досліджень. Одне з них було присвячено класичної електронної теорії металів і лягло в основу докторської дисертації Бора.
Одного разу до президента Королівської академії,Ернесту Резерфорду, звернувся за допомогою колега з копенгагенського університету. Останній мав намір поставити своєму студенту найнижчу оцінку, в той час як той вважав, що заслуговує оцінки «відмінно». Обидва учасники суперечки погодилися покластися на думку третьої особи, нікого арбітра, яким і став Резерфорд. Згідно екзаменаційного питання, студент повинен був пояснити, як за допомогою барометра можна визначити висоту будівлі.
Студент відповів, що для цього потрібно прив'язатибарометр до довгій мотузці, піднятися з ним на дах будівлі, опустити його до землі і заміряти довжину мотузки пішла вниз. З одного боку, відповідь була абсолютно вірним і повним, але з іншого - він мав мало спільного з фізикою. Тоді Резерфорд запропонував студенту ще раз спробувати відповісти. Він дав йому шість хвилин, і попередив, що відповідь має ілюструвати розуміння фізичних законів. Через п'ять хвилин, почувши від студента, що він вибирає кращі з декількох рішень, Резерфорд попросив його достроково відповісти. На це раз студент запропонував піднятися з барометром на дах, скинути його вниз, заміряти час падіння і, скориставшись спеціальною формулою, з'ясувати висоту. Ця відповідь задовольнив викладача, проте він з Резерфордом не могли відмовити собі в задоволенні прослухати інші версії студента.
Наступний спосіб був заснований на вимірюванні висотитіні барометра і висоти тіні будівлі, з подальшим вирішенням пропорції. Це варіант сподобався Резерфорда, і він з ентузіазмом попросив студента висвітлити залишилися способи. Тоді студент запропонував йому найпростіший варіант. Потрібно було просто прикладати барометр до стіни будівлі і робити позначки, а потім порахувати кількість позначок і помножити їх на довжину барометра. Студент вважав, що настільки очевидна відповідь точно не можна випускати з уваги.
Щоб не уславитися в очах вчених жартівником,студент запропонував і найвитонченіший варіант. Прив'язавши до барометра шнурок - розповідав він, - потрібно розгойдати його біля основи будівлі і на його даху, завмерши величину гравітації. З різниці між отриманими даними, при бажанні можна дізнатися висоту. Крім того, розгойдуючи маятник на шнурку з даху будівлі, можна визначити висоту по періоду прецесії.
Нарешті, студент запропонував знайти керуючогобудівлі і натомість на чудовий барометр вивідати у нього висоту. Резерфорд запитав, невже студент і справді не знає загальноприйнятого рішення задачі. Він не став приховувати, що знає, але зізнався, що ситий по горло нав'язуванням вчителями свого способу мислення підопічним, в школі і коледжі, і відкидання ними нестандартних рішень. Як ви напевно здогадалися, цим студентом був Нільс Бор.
Пропрацювавши в університеті три роки, Бор переїхавв Англію. Перший рік він працював в Кембриджі у Джозефа Томсона, потім перебрався до Ернесту Резерфорду в Манчестер. Лабораторія Резерфорда на той момент вважалася найбільш видатною. Останнім часом в ній проходили експерименти, що породили відкриття планетарної моделі атома. Точніше, модель тоді перебувала ще на стадії становлення.
Досліди по проходженню альфа-частинок через фольгудозволили Резерфорду усвідомити, що в центрі атома розташовується невелике заряджене ядро, на яке припадає чи вся маса атома, а навколо нього розташовуються легкі електрони. Так як атом електронейтрален, сума зарядів електронів повинна дорівнювати модулю заряду ядра. Висновок про те, що заряд ядра кратний заряду електрона було центральним у цьому дослідженні, але поки що залишалося неясним. Зате були виявлені ізотопи - речовини, що мають однакові хімічні властивості, але різну атомну масу.
Працюючи в лабораторії Резерфорда, Бор зрозумів, щохімічні властивості залежать від числа електронів в атомі, тобто від його заряду, а не маси, що і пояснює існування ізотопів. Це стало першим важливим досягненням Бора в цій лабораторії. Так як альфа-частинки приставляє собою ядро гелію з зарядом +2, при альфа-розпаді (частка вилітає з ядра) «дочірній» елемент в таблиці Менделєєва повинен розміщуватися лівіше на дві клітинки ніж «материнський», а при бета-розпаді (електрон вилітає з ядра) - правіше на одну клітинку. Так був сформований «закон радіоактивних зсувів». Далі датський фізик зробив ряд важливіших відкриттів, які стосувалися самої моделі атома.
Цю модель також називають планетарною, адже в нійелектрони обертаються навколо ядра подібно до того, як планети навколо Сонця. Така модель мала низку проблем. Справа в тому, що атом в ній був катастрофічно нестійкий, і втрачав енергію за стомільйонний частку секунди. Насправді ж такого не відбувалося. Виникла проблема здавалася нерозв'язною і вимагала радикально нового підходу. Тут і виявив себе данський фізик Бор Нільс.
Бор припустив, що, всупереч законамелектродинаміки і механіки, в атомах є орбіти, переміщаючись по яким електрони не випромінюють. Орбіта стабільна, якщо момент кількості рухів електрона знаходиться на ній дорівнює половині постійної Планка. Випромінювання відбувається, але тільки в момент переходу електрона з однієї орбіти на іншу. Вся енергія, яка при цьому вивільняється, несеться квантом випромінювання. Такий квант має енергію, що дорівнює добутку частоти обертання на постійну Планка, або різниці між початковою і кінцевою енергією електрона. Таким чином, Бор об'єднав напрацювання Резерфорда і ідею квантів, яка була запропонована Максом Планком в 1900 році. Таке об'єднання суперечило всім положенням традиційної теорії, і в той же самий час, не відкидало її повністю. Електрон був розглянутий як матеріальна точка, яка рухається за класичними законами механіки, але «дозволеними» є лише ті орбіти, які виконують «умовам квантування». На таких орбітах, енергії електрона обернено пропорційні квадратах номерів орбіт.
Спираючись на «правило частот», Бор зробив висновок,що частоти випромінювання пропорційні різниці між зворотними квадратами цілих чисел. Раніше ця закономірність була встановлена спектроскопістамі, проте не знаходила теоретичного пояснення. Теорія Нільса Бора дозволяла пояснити спектр не тільки водню (найпростішого з атомів), а й гелію, в тому числі іонізованого. Вчений проілюстрував вплив содвіженія ядра і передбачив, як заповнюються електронні оболонки, що дозволило виявити фізичну природу періодичності елементів системи Менделєєва. За ці напрацювання, в 1922 році Бор був удостоєний Нобелівської премії.
По завершенні робіт у Резерфорда вже визнанийфізик Бор Нільс повернувся на батьківщину, куди його запросили в 1916 році професором в копенгагенський університет. Через два роки він став членом Датського королівського суспільства (в 1939 році вчений очолив його).
У 1920 році Бор заснував Інститут теоретичноїфізики і став його керівником. Влада Копенгагена, в знак визнання заслуг фізика, надали йому для інституту будівля історичного «Будинки Пивовара». Інститут виправдав всі очікування, зігравши в розвитку квантової фізики видатну роль. Варто відзначити, що визначальне значення в цьому мали особисті якості Бора. Він оточив себе талановитими співробітниками і учнями, кордони між якими часто були непомітні. Інститут Бора був інтернаціональний, в нього прагнули опасть звідусіль. Серед знаменитих вихідців Борівської школи можна виділити: Ф. Блоха, В. Вайскопфа, Х. Казимира, О. Бора, Л. Ландау, Дж. Уиллера і багатьох інших.
До Бору неодноразово приїжджав німецький вчений ВернеГейзенберг. За часів, коли створювався «принцип невизначеності», з Бором дискутував Ервін Шредінгер, який був прихильником суто-хвильової точки зору. У колишньому «Будинку Пивовара» формувався фундамент якісно нової фізики двадцятого століття, одним з ключових фігурантів якої був Нільс Бор.
Модель атома, запропонована датським вченим і йогонаставником Резерфордом, була непослідовною. Вона об'єднувала постулати класичної теорії і гіпотези, явно їй суперечать. Щоб усунути ці протиріччя, необхідно було радикально переглянути основні положення теорії. В цьому напрямку важливу роль зіграли прямі заслуги Бора, його авторитет в наукових колах, і просто особистий вплив. Роботи Нільса Бора показали, що для отримання фізичної картини мікросвіту не підійде підхід, з успіхом застосовується для «світу великих речей», і він став одним з основоположників такого підходу. Вчений ввів такі поняття, як «неконтрольоване вплив вимірювальних процедур» і «додаткові величини».
З ім'ям датського вченого пов'язана імовірнісна(Вона ж Копенгагенська) інтерпретація квантової теорії, а також вивчення її численних «парадоксів». Важливу роль тут зіграла дискусія Бора з Альбертом Ейнштейном, якому не до душі була квантова фізика Бора в імовірнісному тлумаченні. «Принцип відповідності», сформульований датським вченим, зіграв важливу роль в розумінні закономірностей мікросвіту і їх взаємодії з класичної (неквантовой) фізикою.
Почавши займатися фізикою ядра ще у Резерфорда,Бор приділяв ядерній тематиці багато уваги. Він запропонував в 1936 році теорію складеного ядра, незабаром породила крапельну модель, яка зіграла вагому роль в дослідженні розподілу ядер. Зокрема, Бору належить пророцтво спонтанного ділення ядер урану.
Коли фашисти захопили Данію, вчений таємно бувдоставлений в Англію, а потім в Америку, де спільно з сином Оге працював над Манхетеннскім проектом в Лос-Аламосі. У повоєнні роки Бор багато часу приділяв питанням контролю над ядерною зброєю і мирного застосування атомів. Він взяв участь у створенні центру ядерних досліджень Європи та навіть звертався зі своїми ідеями до ООН. Виходячи з того, що Бор не відмовився обговорювати з радянськими фізиками певні аспекти «ядерного проекту», він вважав небезпечним монопольне володіння атомною зброєю.
Крім того, Нільс Бор, біографія якого добігає кінця, цікавився також питаннями суміжними з фізикою, зокрема біологією. Також його цікавила філософія природознавства.
Видатний данський учений помер від серцевого нападу 18 жовтня 1962 року в Копенгагені.
Нільс Бор, відкриття якого, безумовно,змінили фізику, користувався величезним науковим і моральним авторитетом. Спілкування з ним, навіть швидкоплинне, виробляло на співрозмовників незабутнє враження. За мови та письма Бора було видно, що він старанно підбирає слова, щоб максимально точно проілюструвати свої думки. Російський фізик Віталій Гінзбург назвав Бора неймовірно делікатним і мудрим.
