|
Як влучно зауважив знаменитий радянський вчений П. Л. Капіца: «У всій світовій науці в наші дні не було людини з таким впливом на природознавство, як Бор. З усіх теоретичних стежок стежка Бора була найзначнішою ».
Бор створив теорію атома, в основу якої лягли планетарна модель атома, квантові уявлення і запропоновані ним постулати. Вона була справжньою революцією у фізиці і взагалі в уявленнях людини про навколишній світ. Вона показала, що атоми живуть за законами, абсолютно не схожим на ті, які керують макроскопічними світом. Важливе значення мали й подальші роботи Бора за будовою атомного ядра і взаємодії частинок з речовиною. Але, напевно, не менш значні заслуги Бора у відкритті та осмисленні нових фундаментальних принципів квантової механіки та їх перетворень в надбання і робочий інструмент науки. Протягом майже півстоліття Бор був визнаним лідером квантової теорії, заснований ним у Копенгагені інститут теоретичної фізики в 1920-і - 1930-і роки, по праву вважався міжнародним центром цієї нової бурхливо розвивається науки.
Більшість вчених - творців квантової механіки з гордістю зараховували себе до учнів Нільса Бора. До Бору не раз приїжджав В. Гейзенберг, як раз в ту пору, коли створювався «принцип невизначеності», там вів болісні дискусії з Бором З. Шредінгер, який намагався захищати чисто - хвильову точку зору. Саме в інституті Бора формувалося те, що визначило якісно нове обличчя фізики ХХ століття.
Нільс Хенрік Давид Бор народився 7 жовтня 1885 в Копенгагені і був другим з трьох дітей Крістіана Бора і Еллен (у дівоцтві Адлер) Бор. Його батько був відомим професором фізіології в Копенгагенському університеті. Мати походила з єврейської сім'ї, добре відомої в банківських, політичних та інтелектуальних колах. Спочатку Нільс навчався в Гаммельхольмской граматичній школі в Копенгагені. Він добре встигав з усіх шкільних предметів, особливо з фізики та математики. Бор і його брат Харальд, який став відомим математиком, в шкільні роки були завзятими футболістами. І в подальшому настільний теніс, вітрильний спорт, лижі були постійними супутниками життя вченого. Закінчивши школу в 1903 році, Нільс вступив на природничо-науковий факультет Копенгагенського університету. Тут його успіхи були настільки великі, що вже на другому році навчання професор міг використовувати його в якості помічника. За експериментальне дослідження поверхневого натягу води, яке він провів в 1907 році в лабораторії свого батька на основі робіт Релея, студент Бор був нагороджений золотою медаллю Копенгагенської Академії наук. Це дослідження залишилося, власне, його єдиною великою експериментальною роботою. Володіючи яскраво вираженими схильностями і до експериментальної фізики, Бор належав до тих фізикам - теоретикам, які експериментували тільки в роки своєї юності. У 1907 році Бор став бакалавром. Ступінь магістра він отримав в Копенгагенському університеті в 1909 році. Його докторська дисертація з теорії електронів в металах вважалася майстерним теоретичним дослідженням. Серед іншого в ній розкривалася нездатність класичної електродинаміки пояснити магнітні явища в металах. Це дослідження допомогло Бору зрозуміти на ранній стадії своєї наукової діяльності, що класична теорія не може повністю описати поведінку електронів.
У 1911 році Бор одержав докторський ступінь, а також спеціальну стипендію для річного стажування в Кембриджі у самого Джозефа Джона Томсона, найбільш визнаного серед фізиків того часу. Правда, на той час Томсон почав займатися вже іншими темами і виявив мало інтересу до дисертації Бора і містяться там висновків. Від Томсона Нільс Бор в початку 1912 року рушив в Манчестер до Ернсту Резерфорда. Там він займався спочатку теоретичним дослідженням гальмування α- і β- променів, а потім приступив до вивчення структури атомів. У 1910 році Нільс зустрів Маргарет Нерлунд, дочка аптекаря. У 1911 році відбулася їх заручини. Влітку 1912 року Бор повернувся в Копенгаген і став асистент - професором Копенгагенського університету. 1 серпня цього ж року, через чотири дні після повернення Бора зі своєї першої короткої навчальної поїздки до Резерфорда, він одружився на Маргарет. Весільна подорож привело їх до Англії, де після тижневого перебування в Кембриджі молода пара відвідала Резерфорда. Нільс Бор залишив йому свою роботу про гальмування альфа - частинок, розпочату незадовго до повернення додому. Виходячи з Резерфордовского моделі атома, Бор, повернувшись в Копенгаген, в початку 1913 року розвинув новий погляд на будову атома водню. За сприяння Резерфорда його робота «0 будову атомів і молекул» була опублікована в "Філософікал мегезин". У цій роботі Бор творчо об'єднав ідеї Резерфорда, Планка і Ейнштейна, спектроскопію і квантову теорію. Бор зрозумів, що існує суперечність між уявленнями Резерфорда про будову атома, з одного боку, і положеннями класичної електродинаміки, а також певними експериментальними даними - з іншого. На прикладі атома водню Бор констатував, що випромінювання електрона, що рухається навколо ядра, не представляє безперервного спектра і, отже, не описується законами класичної електродинаміки. За цими законами електрони внаслідок свого прискореного руху безперервно втрачали б електромагнітну енергію і повинні б були, врешті-решт, впасти на ядро.
Для усунення цього протиріччя Бор вважав за краще спертися на дані експерименту, а не на положення класичної науки, яка не могла тут запропонувати ніякого пояснення. Бор ввів постулати, засновані на квантової теорії Планка. Завдяки цьому вченому вдалося скласти більш правильний погляд на будову атомних оболонок в порівнянні з уявленнями Резерфорда. Відповідно до постулатами Бора, електрон у вільному атомі водню може обертатися навколо ядра не по довільній траєкторії і, а по такому шляху, який не пов'язаний з випромінюванням енергії. Освіта лінійного спектра водню пояснюється тим, що електрон, поглинаючи фотон, переходить на більш високу орбіту. При втраті енергії, згідно Бору, електрон знову переходить на нижчу орбіту. Ця теорія пояснювала також втрату електронів при утворенні позитивних іонів. Десять років по тому Планк говорив, що сміливість теорії атомного механізму Бора і повнота його розриву з вкоріненими і нібито надійними возареніямі не має собі рівних в історії фізичної науки. Теорія Бора блискуче узгоджувалася з фактами, що як раз і є найважливішим завданням теорії і поряд з безсумнівним даруванням в «мистецтві синтезу» він виявив також виразне розуміння дійсності. Що стала всесвітньо відомою атомна модель Бора побудована на двох вимогах - «квантових умовах». Перше: електрони в атомі обертаються під впливом кулонівських сил по відомим вільним від випромінювання «квантовим орбітах», відповідним певним енергетичним рівням. Рух електронів при цьому визначається константою Планка і послідовністю цілих чисел. Друге: електрони здійснюють раптові стрибкоподібні переходи - «квантові стрибки», між своїми вільними від випромінювання орбітами. Частота коливань випускається при цьому світла регулюється також квантом дії.
Негайно оцінивши важливість роботи Бора, Резерфорд запропонував йому ставку лектора в Манчестерському університеті - пост який Бор обіймав з 1914 по 1916 рік. У 1916 році він зайняв пост професора, створений для нього в Копенгагенському університеті, де він продовжував працювати над будовою атома. У 1920 році Бор заснував Інститут теоретичної фізики в Копенгагені. За винятком періоду Другої світової війни, коли вченого не було в Данії, він керував цим інститутом до кінця свого життя.
У 1922 році Бор був нагороджений Нобелівською премією з фізики «за заслуги в дослідженні будови атомів і випускається ними випромінювання». При презентації лауреата С. Арреніус, член Шведської королівської академії наук, зазначив, що відкриття Бора «підвели його до теоретичних ідей, які суттєво відрізняються від тих, які лежали в основі класичних постулатів Джеймса Клерка Максвелла». Арреніус додав, що закладені Бором принципи «обіцяють рясні плоди в майбутніх дослідженнях». У 1920-ті роки вчений зробив вирішальний внесок у те, що пізніше було названо копенгагенської інтерпретацією квантової механіки. В основі цієї інтерпретації лежить положення про те, що ми змушені висловлювати закономірності в мікропроцесу поняттями макрофізики, справедливими лише до деяких меж, які визначаються співвідношеннями Гейзенберга. Бор сформульований два з фундаментальних принципів, що визначили розвиток квантової механіки: принцип відповідності і принцип додатковості.
Принцип відповідності стверджує, що квантово - механічне опис макроскопічного світу має відповідати його опису в рамках класичної механіки. Або, як пише Бор, «як би далеко не виходили явища за рамки класичного фізичного пояснення, всі досвідчені дані повинні описуватися за допомогою класичних по н ятий».
Принцип додатковості є загальним законом квантової механіки. У найбільш загальному вигляді Бор сформулював його наступним чином: «Будь-яке дане використання одних класичних понять виключає одночасне використання інших класичних понять, які при іншому підході настільки ж необхідні для пояснення явищ».
Прийнявши співіснування двох очевидно суперечать один одному інтерпретацій, ми змушені обходитися без візуальних моделей - така думка, виражена Бором в його Нобелівської лекції. Маючи справу зі світом атома, сказав він, «ми повинні бути скромними в наших запитах і задовольнятися концепціями, які є формальними в тому сенсі, що в них відсутній настільки звична нам візуальна картина».
У 1930-і роки Бор звернувся до ядерної фізики. Енріко Фермі з співробітниками вивчали результати бомбардування атомних ядер нейтронами. Бор разом з рядом інших вчених запропонував краплинну модель ядра, відповідну багатьом піднаглядним реакцій. Ця модель, де поведінка нестабільного важкого атомного ядра, порівнюється з делящейся краплею рідини, дала наприкінці 1938 року англійському фізику О. Фришу і австрійському фізику Лізі Майтнер можливість розробити теоретичну основу для розуміння поділу ядра. Відкриття поділу напередодні Другої світової війни негайно дало поживу для домислів про те, як з його допомогою можна вивільняти колосальну енергію. Під час візиту в Прінстон на початку 1939 року Бор визначив, що один зі звичайних ізотопів урану, уран-235, є матеріали, що розщеплюються, що мало істотний вплив на розробку атомної бомби. В кінці вересня 1943 року вчена дізнався, що нацисти готуються перевезти його до Німеччини. Наступної ж ночі на човні датські антифашисти переправили його до Швеції, щоб врятувати від лап гестапо. Зі Швеції вчений попрямував на літаку в Англію, звідки потім разом зі своїм сином Оге вилетів в США.
У США Бор під вигаданим прізвищем Бейкер брав участь як радник-співробітник в Лос-Аламосі у виготовленні американської атомної бомби.Коли стало ясно, що гітлерівська Німеччина вже не в змозі опанувати атомною зброєю, Бор використав увесь свій вплив для того, щоб перешкодити застосуванню американських атомних бомб. З цією метою він особисто розмовляв з президентом Рузвельтом.
Після війни Бор повернувся до Інституту теоретичної фізики, який розширився під його керівництвом. Він допомагав заснувати ЦЕРН (Європейський центр ядерних досліджень) і відігравав активну роль в його науковій програмі в п'ятдесяті роки. Він також взяв участь у заснуванні Нордичного інституту теоретичної атомної фізики (Нордіта) в Копенгагені - Сполученого наукового центру Скандинавських держав. У ці роки вчений продовжував виступати в пресі за мирне використання ядерної енергії і попереджав про небезпеку ядерної зброї. У 1950 році він послав відкритий лист в ООН, повторивши свій заклик військових років до «відкритого світу» і міжнародного контролю над озброєннями.
Досягнувши віку обов'язкової відставки, Бор пішов з поста професора Копенгагенського університету, але залишався главою Інституту теоретичної фізики. В останні роки свого життя він продовжував робити свій внесок в розвиток квантової фізики і виявляв великий інтерес до нової галузі молекулярної біології.
Людина високого зросту, з великим почуттям гумору, Бор був відомий своєю дружелюбністю та гостинністю. Розповідають, що з Бором було абсолютно неможливо грати в шахи. Всякий раз, коли противник робив невдалий хід, Бор ставив фігури в початкове положення і давав йому переграти.
Бор помер 18 листопада 1962 року в своєму будинку в Копенгагені в результаті серцевого нападу. На честь великого вченого радянські вчені назвали 105-й хімічний елемент «нильсборий» (Ns).
Степовохутірська ЗОШ
Учня 11 класу Погорілка Артура
2010 р.
|