Niels Bohr je dánsky fyzik a verejná osobnosť, jeden zo zakladateľov modernej fyziky. Bol zakladateľom a vedúcim Kodanského inštitútu pre teoretickú fyziku, zakladateľom svetovej vedeckej školy a tiež zahraničným členom Akadémie vied ZSSR. Tento článok zhodnotí životný príbeh Nielsa Bohra a jeho hlavné úspechy.
Za zásluhy
Dánsky fyzik Bohr Niels založil teóriu atómu, ktorá je založená na planetárnom modeli atómu, kvantových konceptoch a postulátoch, ktoré navrhol osobne. Okrem toho sa Bohr pripomína pre jeho dôležitú prácu o teórii atómového jadra, jadrových reakciách a kovoch. Bol jedným z účastníkov vytvorenia kvantovej mechaniky. Okrem vývoja v oblasti fyziky Bohr vlastní množstvo diel o filozofii a prírodných vedách. Vedec aktívne bojoval proti atómovej hrozbe. V roku 1922 mu bola udelená Nobelova cena.
detstvo
Budúci vedec Niels Bohr sa narodil v Kodani 7. októbra 1885. Jeho otec Christian bol profesorom fyziológie na miestnej univerzite a matka Ellen pochádzala z bohatej židovskej rodiny. Niels mal mladšieho brata Haralda. Rodičia sa snažili, aby detstvo svojich synov bolo šťastné a plné udalostí. pozitívnevplyv rodiny a najmä matky zohral veľkú úlohu pri rozvoji ich duchovných vlastností.
Vzdelanie
Bohr získal základné vzdelanie na Gammelholmskej škole. Počas školských rokov mal rád futbal a neskôr lyžovanie a plachtenie. V dvadsiatich troch rokoch Bohr promoval na Kodanskej univerzite, kde ho považovali za mimoriadne nadaného výskumného fyzika. Za svoj absolventský projekt na určenie povrchového napätia vody pomocou vibrácií vodného lúča získal Niels zlatú medailu Kráľovskej dánskej akadémie vied. Po získaní vzdelania zostal ctižiadostivý fyzik Bor Niels pracovať na univerzite. Tam uskutočnil množstvo dôležitých štúdií. Jedna z nich bola venovaná klasickej elektronickej teórii kovov a tvorila základ Bohrovej doktorskej dizertačnej práce.
Myslenie mimo rámca
Jedného dňa požiadal o pomoc prezidenta Kráľovskej akadémie Ernesta Rutherforda kolega z Kodanskej univerzity. Ten mal v úmysle dať svojmu študentovi najnižšiu známku, keď si myslel, že si zaslúži známku „výborne“. Obe strany sporu sa zhodli, že sa budú spoliehať na názor tretej strany, istého arbitra, ktorým sa stal Rutherford. Podľa skúšobnej otázky mal študent vysvetliť, ako sa dá použiť barometer na určenie výšky budovy.
Študent odpovedal, že na to je potrebné priviazať barometer na dlhé lano, vyliezť s ním na strechu budovy, spustiť ho na zem a zmerať dĺžku lana, ktoré spadlo. Na jednej strane bola odpoveďabsolútne pravdivé a úplné, no na druhej strane to malo s fyzikou pramálo spoločného. Potom Rutherford navrhol študentovi, aby sa znova pokúsil odpovedať. Dal mu šesť minút a varoval, že odpoveď by mala ilustrovať pochopenie fyzikálnych zákonov. O päť minút neskôr, keď sa od študenta dozvedel, že si z niekoľkých riešení vyberá to najlepšie, ho Rutherford požiadal, aby odpovedal v predstihu. Tentoraz študent navrhol, aby vyšli na strechu s barometrom, zhodili ho, zmerali čas pádu a pomocou špeciálneho vzorca zistili výšku. Táto odpoveď učiteľa uspokojila, ale on a Rutherford si nemohli odoprieť potešenie z počúvania zvyšných verzií študenta.
Ďalšia metóda bola založená na meraní výšky tieňa barometra a výšky tieňa budovy a následnom riešení pomeru. Rutherfordovi sa táto možnosť páčila a nadšene požiadal študenta, aby zdôraznil zostávajúce metódy. Potom mu študent ponúkol najjednoduchšiu možnosť. Stačilo len priložiť barometer k stene budovy a urobiť značky a potom spočítať počet značiek a vynásobiť ich dĺžkou barometra. Študent veril, že takúto samozrejmú odpoveď by rozhodne nemal prehliadať.
Aby študent nebol v očiach vedcov považovaný za žolíka, navrhol najsofistikovanejšiu možnosť. Po priviazaní povrazu k barometru, povedal, musíte ho kývať na základni budovy a na jej streche a merať veľkosť gravitácie. Z rozdielu medzi prijatými údajmi, ak je to žiaduce, môžete zistiť výšku. Navyše, kývaním kyvadla na strune zo strechy budovy je možné určiť výšku z obdobia precesie.
Konečne študentponúkol, že nájde správcu budovy a výmenou za nádherný barometer od neho zistí výšku. Rutherford sa opýtal, či študent naozaj nepozná všeobecne akceptované riešenie problému. Netajil sa tým, čo vedel, no priznal, že má dosť vnucovania svojho spôsobu myslenia učiteľmi študentom v škole a na vysokej škole a ich odmietania neštandardných riešení. Ako ste pravdepodobne uhádli, tým študentom bol Niels Bohr.
Sťahujem sa do Anglicka
Po troch rokoch pôsobenia na univerzite sa Bohr presťahoval do Anglicka. Prvý rok pracoval v Cambridge s Josephom Thomsonom, potom sa presťahoval k Ernestovi Rutherfordovi v Manchestri. Rutherfordovo laboratórium bolo v tom čase považované za najvýznamnejšie. Nedávno sa v ňom uskutočnili experimenty, ktoré viedli k objavu planetárneho modelu atómu. Presnejšie povedané, model bol vtedy ešte v plienkach.
Experimenty s prechodom častíc alfa cez fóliu umožnili Rutherfordovi uvedomiť si, že v strede atómu je malé nabité jadro, ktoré predstavuje takmer celú hmotnosť atómu, a okolo neho sú umiestnené svetelné elektróny. to. Keďže atóm je elektricky neutrálny, súčet nábojov elektrónov sa musí rovnať modulu náboja jadra. Záver, že náboj jadra je násobkom náboja elektrónu, bol ústredným bodom tejto štúdie, ale doteraz zostal nejasný. Namiesto toho boli identifikované izotopy – látky, ktoré majú rovnaké chemické vlastnosti, ale rôznu atómovú hmotnosť.
Atómový počet prvkov. Zákon posunutia
Pri práci v Rutherfordovom laboratóriu si Bohr uvedomil, že chemické vlastnosti závisia od číslaelektrónov v atóme, teda z jeho náboja, nie z hmotnosti, čo vysvetľuje existenciu izotopov. Toto bol Bohrov prvý veľký úspech v tomto laboratóriu. Keďže sa častica alfa pripojí k jadru hélia s nábojom +2, počas rozpadu alfa (častica vyletí z jadra), prvok „dieťa“v periodickej tabuľke by mal byť umiestnený o dve bunky vľavo ako „ matka“a počas beta rozpadu (elektrón vyletí z jadra) - jedna bunka vpravo. Takto vznikol „zákon rádioaktívnych výtlakov“. Okrem toho dánsky fyzik urobil niekoľko dôležitejších objavov, ktoré sa týkali samotného modelu atómu.
model Rutherford-Bohr
Tento model sa nazýva aj planetárny, pretože v ňom elektróny obiehajú okolo jadra, rovnako ako planéty okolo Slnka. Tento model mal viacero problémov. Faktom je, že atóm v ňom bol katastrofálne nestabilný a stratil energiu za sto milióntiny sekundy. V skutočnosti sa tak nestalo. Problém, ktorý vznikol, sa zdal neriešiteľný a vyžadoval si radikálne nový prístup. Tu sa osvedčil dánsky fyzik Bor Niels.
Bohr navrhol, že v rozpore so zákonmi elektrodynamiky a mechaniky existujú v atómoch obežné dráhy, po ktorých sa elektróny nevyžarujú. Orbita je stabilná, ak moment hybnosti elektrónu, ktorý sa na nej nachádza, je rovný polovici Planckovej konštanty. K žiareniu dochádza, ale až v momente prechodu elektrónu z jednej dráhy na druhú. Všetku energiu, ktorá sa v tomto prípade uvoľní, odnesie kvantum žiarenia. Takéto kvantum má energiu rovnajúcu sa súčinu rotačnej frekvencie a Planckovej konštanty, alebo rozdielu medzi počiatočným akonečná energia elektrónu. Bohr teda spojil Rutherfordovu prácu a myšlienku kvanta, ktorú navrhol Max Planck v roku 1900. Takáto únia bola v rozpore so všetkými ustanoveniami tradičnej teórie a zároveň ju úplne neodmietla. Elektrón bol považovaný za hmotný bod, ktorý sa pohybuje podľa klasických zákonov mechaniky, ale „povolené sú len tie dráhy, ktoré spĺňajú „kvantizačné podmienky“. Na takýchto dráhach sú energie elektrónu nepriamo úmerné druhej mocnine čísel dráh.
Odvodenie z „pravidla frekvencie“
Na základe „pravidla frekvencií“Bohr dospel k záveru, že frekvencie žiarenia sú úmerné rozdielu medzi inverznými druhými mocninami celých čísel. Predtým tento vzor stanovili spektroskopisti, ale nenašli teoretické vysvetlenie. Teória Nielsa Bohra umožnila vysvetliť spektrum nielen vodíka (najjednoduchšieho z atómov), ale aj hélia, vrátane ionizovaného. Vedec ilustroval vplyv pohybu jadra a predpovedal, ako sa plnia elektrónové obaly, čo umožnilo odhaliť fyzikálnu podstatu periodicity prvkov v Mendelejevovom systéme. Za tento vývoj dostal Bohr v roku 1922 Nobelovu cenu.
Bohr Institute
Po dokončení Rutherfordovho diela sa už uznávaný fyzik Bohr Niels vrátil do vlasti, kam bol v roku 1916 pozvaný ako profesor na Kodanskej univerzite. O dva roky neskôr sa stal členom Kráľovskej dánskej spoločnosti (v roku 1939 vedec na jej čele).
V roku 1920 Bohr založil teoretický inštitútfyziky a stal sa jej vodcom. Kodanské úrady mu ako uznanie zásluh fyzika poskytli pre inštitút budovu historického „Pivovarského domu“. Inštitút splnil všetky očakávania a zohrával významnú úlohu vo vývoji kvantovej fyziky. Stojí za zmienku, že v tom zohrali rozhodujúcu úlohu Bohrove osobné vlastnosti. Obklopil sa talentovanými zamestnancami a študentmi, hranice medzi ktorými boli často neviditeľné. Bohrov inštitút bol medzinárodný, ľudia sa doň pokúšali spadnúť odkiaľkoľvek. Medzi slávnych ľudí Bohrovej školy patria: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler a mnohí ďalší.
Nemecký vedec Werne Heisenberg navštívil Bohra viac ako raz. V čase, keď sa vytváral „princíp neistoty“, diskutoval s Bohrom Erwin Schrödinger, ktorý bol zástancom čisto vlnového hľadiska. Základ kvalitatívne novej fyziky 20. storočia sa sformoval v bývalom Pivovarskom dome, kde jednou z kľúčových postáv bol Niels Bohr.
Model atómu navrhnutý dánskym vedcom a jeho mentorom Rutherfordom bol nekonzistentný. Zjednotil postuláty klasickej teórie a hypotézy, ktoré jej jednoznačne odporovali. Aby sa tieto rozpory odstránili, bolo potrebné radikálne revidovať hlavné ustanovenia teórie. Bohrove priame zásluhy, jeho autorita vo vedeckých kruhoch a jednoducho osobný vplyv hrali v tomto smere dôležitú úlohu. Práca Nielsa Bohra ukázala, že na získanie fyzického obrazu mikrosveta nie je prístup, ktorý sa úspešne používa pre „svet veľkých vecí“, vhodný a stal sajeden zo zakladateľov tohto prístupu. Vedec zaviedol také pojmy ako „nekontrolovaný vplyv meracích postupov“a „prídavné veličiny“.
Kodanská kvantová teória
S menom dánskeho vedca sa spája pravdepodobnostná (alias kodanská) interpretácia kvantovej teórie, ako aj štúdium jej mnohých „paradoxov“. Dôležitú úlohu tu zohrala Bohrova diskusia s Albertom Einsteinom, ktorému sa nepáčila Bohrova kvantová fyzika v pravdepodobnostnej interpretácii. „Princíp korešpondencie“, ktorý sformuloval dánsky vedec, zohral dôležitú úlohu pri pochopení vzorcov mikrokozmu a ich interakcie s klasickou (nekvantovou) fyzikou.
Jadrová téma
Bohr začal študovať jadrovú fyziku pod vedením Rutherforda a venoval veľkú pozornosť jadrovým témam. V roku 1936 navrhol teóriu zloženého jadra, z ktorej čoskoro vznikol model kvapiek, ktorý zohral významnú úlohu pri štúdiu jadrového štiepenia. Bohr predpovedal najmä spontánne štiepenie jadier uránu.
Keď nacisti dobyli Dánsko, vedca tajne odviezli do Anglicka a potom do Ameriky, kde spolu so svojím synom Oge pracoval na projekte Manhattan v Los Alamos. V povojnových rokoch Bohr venoval veľa času otázkam kontroly nad jadrovými zbraňami a mierovému využívaniu atómov. Podieľal sa na vytvorení centra pre jadrový výskum v Európe a svoje myšlienky dokonca obrátil na OSN. Na základe skutočnosti, že Bohr neodmietol diskutovať o určitých aspektoch „jadrového projektu“so sovietskymi fyzikmi, považoval ho za nebezpečnýmonopolné vlastníctvo jadrových zbraní.
Iné oblasti vedomostí
Okrem toho sa Niels Bohr, ktorého biografia sa blíži ku koncu, zaujímal aj o otázky súvisiace s fyzikou, najmä biológiou. Zaujímal sa aj o filozofiu prírodných vied.
Vynikajúci dánsky vedec zomrel na infarkt 18. októbra 1962 v Kodani.
Záver
Niels Bohr, ktorého objavy určite zmenili fyziku, sa tešil veľkej vedeckej a morálnej autorite. Komunikácia s ním, dokonca aj prchavá, urobila na účastníkov rozhovoru nezmazateľný dojem. Bohrov prejav a písanie ukázali, že slová vyberal starostlivo, aby čo najpresnejšie ilustroval svoje myšlienky. Ruský fyzik Vitalij Ginzburg nazval Bohra neuveriteľne jemným a múdrym.
