Niels Bohr este un fizician danez și o persoană publică, unul dintre fondatorii fizicii moderne. A fost fondatorul și șeful Institutului de Fizică Teoretică din Copenhaga, fondatorul școlii științifice mondiale și, de asemenea, membru străin al Academiei de Științe a URSS. Acest articol va trece în revistă povestea vieții lui Niels Bohr și principalele sale realizări.
Meritul
Fizicianul danez Bohr Niels a fondat teoria atomului, care se bazează pe modelul planetar al atomului, concepte și postulate cuantice propuse de el personal. În plus, Bohr este amintit pentru munca sa importantă despre teoria nucleului atomic, reacții nucleare și metale. El a fost unul dintre participanții la crearea mecanicii cuantice. Pe lângă evoluțiile din domeniul fizicii, Bohr deține o serie de lucrări despre filozofie și științe naturale. Omul de știință a luptat activ împotriva amenințării atomice. În 1922 a fost distins cu Premiul Nobel.
Copilărie
Viitorul om de știință Niels Bohr s-a născut la Copenhaga pe 7 octombrie 1885. Tatăl său, Christian, a fost profesor de fiziologie la o universitate locală, iar mama lui, Ellen, provenea dintr-o familie de evrei bogate. Niels avea un frate mai mic, Harald. Părinții au încercat să facă copilăria fiilor lor fericită și plină de evenimente. pozitivinfluența familiei, și în special a mamei, a jucat un rol major în dezvoltarea calităților lor spirituale.
Educație
Bohr a primit studiile primare la Școala Gammelholm. În anii săi de școală, i-a fost pasionat de fotbal, iar mai târziu - de schi și navigație. La douăzeci și trei de ani, Bohr a absolvit Universitatea din Copenhaga, unde era considerat un fizician de cercetare extraordinar de talentat. Pentru proiectul său de absolvire privind determinarea tensiunii superficiale a apei folosind vibrațiile unui jet de apă, Niels a primit o medalie de aur de la Academia Regală Daneză de Științe. După ce a primit educația, aspirantul fizician Bor Niels a rămas să lucreze la universitate. Acolo a efectuat o serie de studii importante. Una dintre ele a fost dedicată teoriei electronice clasice a metalelor și a stat la baza tezei de doctorat a lui Bohr.
Gândire în afara cutiei
Într-o zi, președintele Academiei Regale, Ernest Rutherford, a fost cerut ajutor de un coleg de la Universitatea din Copenhaga. Acesta din urmă intenționa să-i dea elevului său nota cea mai mică, când credea că merită o notă „excelentă”. Ambele părți în dispută au convenit să se bazeze pe opinia unui terț, un anume arbitru, care a devenit Rutherford. Conform întrebării de la examen, studentul trebuia să explice cum poate fi folosit un barometru pentru a determina înălțimea unei clădiri.
Elevul a răspuns că pentru aceasta trebuie să legați un barometru de o frânghie lungă, să urci cu el pe acoperișul clădirii, să-l coborâți la pământ și să măsurați lungimea frânghiei care a coborât. Pe de o parte, răspunsul a fostabsolut adevărat și complet, dar, pe de altă parte, avea puține în comun cu fizica. Apoi Rutherford i-a sugerat studentului să încerce din nou să răspundă. I-a acordat șase minute și a avertizat că răspunsul ar trebui să ilustreze înțelegerea legilor fizice. Cinci minute mai târziu, după ce a auzit de la student că alege cea mai bună dintre mai multe soluții, Rutherford i-a cerut să răspundă înainte de termen. De data aceasta, elevul le-a sugerat să urce cu un barometru pe acoperiș, să-l arunce jos, să măsoare timpul căderii și, folosind o formulă specială, să afle înălțimea. Acest răspuns l-a mulțumit pe profesor, dar el și Rutherford nu și-au putut refuza plăcerea de a asculta restul versiunilor elevului.
Următoarea metodă s-a bazat pe măsurarea înălțimii umbrei barometrului și a înălțimii umbrei clădirii și apoi rezolvarea proporției. Lui Rutherford i-a plăcut această opțiune și a rugat cu entuziasm studentul să evidențieze metodele rămase. Apoi studentul i-a oferit cea mai simplă variantă. Trebuia doar să pui barometrul de peretele clădirii și să faci semne, apoi să numeri numărul de semne și să le înmulți cu lungimea barometrului. Elevul credea că un astfel de răspuns evident nu ar trebui să fie trecut cu vederea.
Pentru a nu fi considerat un glumeț în ochii oamenilor de știință, elevul a sugerat cea mai sofisticată variantă. După ce ați legat o sfoară de barometru, a spus el, trebuie să o balansați la baza clădirii și pe acoperișul acesteia, măsurând magnitudinea gravitației. Din diferența dintre datele primite, dacă doriți, puteți afla înălțimea. În plus, prin balansarea unui pendul pe o sfoară de pe acoperișul unei clădiri, se poate determina înălțimea din perioada de precesiune.
În sfârșit, un students-a oferit să-l găsească pe administratorul clădirii și, în schimbul unui barometru minunat, să afle de la el înălțimea. Rutherford a întrebat dacă studentul chiar nu cunoaște soluția general acceptată a problemei. Nu a ascuns ceea ce știa, dar a recunoscut că s-a săturat de impunerea modului său de gândire de către profesori elevilor, în școală și facultate, și de respingerea acestora față de soluțiile nestandardizate. După cum probabil ați ghicit, acel student a fost Niels Bohr.
Mutarea în Anglia
După ce a lucrat la universitate timp de trei ani, Bohr s-a mutat în Anglia. În primul an a lucrat la Cambridge cu Joseph Thomson, apoi s-a mutat la Ernest Rutherford în Manchester. Laboratorul lui Rutherford la acea vreme era considerat cel mai remarcabil. Recent, în el au fost efectuate experimente care au dat naștere la descoperirea modelului planetar al atomului. Mai precis, modelul era încă la început.
Experimentele privind trecerea particulelor alfa prin folie i-au permis lui Rutherford să realizeze că în centrul atomului există un mic nucleu încărcat, care reprezintă aproape toată masa atomului, iar electronii ușori sunt localizați în jur. aceasta. Deoarece atomul este neutru din punct de vedere electric, suma sarcinilor electronilor trebuie să fie egală cu modulul sarcinii nucleului. Concluzia că sarcina nucleului este un multiplu al sarcinii electronului a fost esențială pentru acest studiu, dar până acum a rămas neclară. În schimb, au fost identificați izotopi – substanțe care au aceleași proprietăți chimice, dar mase atomice diferite.
Număr atomic de elemente. Legea deplasării
Lucrând în laboratorul lui Rutherford, Bohr și-a dat seama că proprietățile chimice depind de numărulelectroni într-un atom, adică din sarcina lui, nu din masă, ceea ce explică existența izotopilor. Aceasta a fost prima realizare majoră a lui Bohr în acest laborator. Deoarece particula alfa se atașează de un nucleu de heliu cu o sarcină de +2, în timpul dezintegrarii alfa (particula zboară din nucleu), elementul „copil” din tabelul periodic ar trebui să fie plasat cu două celule la stânga decât „ mama”, iar în timpul dezintegrarii beta (electronul zboară din nucleu) - o celulă la dreapta. Așa s-a format „legea deplasărilor radioactive”. Mai mult, fizicianul danez a făcut o serie de descoperiri mai importante care priveau chiar modelul atomului.
Model Rutherford-Bohr
Acest model se mai numește și planetar, deoarece în el electronii se învârt în jurul nucleului, la fel ca planetele din jurul Soarelui. Acest model a avut o serie de probleme. Adevărul este că atomul din el a fost catastrofal instabil și a pierdut energie într-o sută de milioane de secundă. În realitate, acest lucru nu s-a întâmplat. Problema care a apărut părea insolubilă și necesita o abordare radical nouă. Aici s-a dovedit fizicianul danez Bor Niels.
Bohr a sugerat că, contrar legilor electrodinamicii și mecanicii, există orbite în atomi, care se deplasează de-a lungul cărora electronii nu radiază. O orbită este stabilă dacă momentul unghiular al unui electron situat pe ea este egal cu jumătate din constanta lui Planck. Radiația are loc, dar numai în momentul tranziției unui electron de pe o orbită pe alta. Toată energia care este eliberată în acest caz este purtată de cuantumul radiației. O astfel de cuantă are o energie egală cu produsul dintre frecvența de rotație și constanta lui Planck, sau diferența dintre inițial șienergia finală a electronului. Astfel, Bohr a combinat opera lui Rutherford și ideea de quanta, care a fost propusă de Max Planck în 1900. O astfel de unire a contrazis toate prevederile teoriei tradiționale și, în același timp, nu a respins-o complet. Electronul a fost considerat ca un punct material care se mișcă după legile clasice ale mecanicii, dar sunt „permise” doar acele orbite care îndeplinesc „condițiile de cuantizare”. În astfel de orbite, energiile unui electron sunt invers proporționale cu pătratele numerelor orbitei.
Derivare din „regula frecvenței”
Pe baza „regula frecvențelor”, Bohr a concluzionat că frecvențele radiației sunt proporționale cu diferența dintre pătratele inverse ale numerelor întregi. Anterior, acest model a fost stabilit de spectroscopiști, dar nu a găsit o explicație teoretică. Teoria lui Niels Bohr a făcut posibilă explicarea spectrului nu numai al hidrogenului (cel mai simplu dintre atomi), ci și al heliului, inclusiv al celui ionizat. Omul de știință a ilustrat influența mișcării nucleului și a prezis modul în care sunt umplute învelișurile de electroni, ceea ce a făcut posibilă dezvăluirea naturii fizice a periodicității elementelor din sistemul Mendeleev. Pentru aceste evoluții, Bohr a fost distins cu Premiul Nobel în 1922.
Institutul Bohr
După finalizarea lucrării lui Rutherford, fizicianul deja recunoscut Bohr Niels s-a întors în patria sa, unde a fost invitat în 1916 ca profesor la Universitatea din Copenhaga. Doi ani mai târziu, a devenit membru al Societății Regale Daneze (în 1939, omul de știință a condus-o).
În 1920, Bohr a fondat Institutul de Teoreticăfizică și a devenit liderul acesteia. Autoritățile din Copenhaga, în semn de recunoaștere a meritelor fizicianului, i-au pus la dispoziție clădirea istorică „Casa Berarii” pentru institut. Institutul a îndeplinit toate așteptările, jucând un rol remarcabil în dezvoltarea fizicii cuantice. Este de remarcat faptul că calitățile personale ale lui Bohr au jucat un rol decisiv în acest sens. S-a înconjurat de angajați și studenți talentați, granițele dintre care erau adesea invizibile. Institutul Bohr era internațional, oamenii încercau să cadă în el de pretutindeni. Printre faimoșii școlii Bohr se numără: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler și mulți alții.
Omul de știință german Werne Heisenberg a vizitat Bohr de mai multe ori. În momentul în care „principiul incertitudinii” era creat, Erwin Schrödinger, care era un susținător al punctului de vedere pur ondulat, a discutat cu Bohr. Fundamentul unei fizici calitativ noi a secolului al XX-lea s-a format în fosta Casă a Berarii, una dintre figurile cheie în care era Niels Bohr.
Modelul atomului propus de omul de știință danez și mentorul său Rutherford a fost inconsecvent. Ea a unit postulatele teoriei clasice și ipotezele care o contraziceau în mod clar. Pentru a elimina aceste contradicții, a fost necesară revizuirea radicală a principalelor prevederi ale teoriei. Meritele directe ale lui Bohr, autoritatea sa în cercurile științifice și pur și simplu influența personală au jucat un rol important în această direcție. Lucrarea lui Niels Bohr a arătat că pentru a obține o imagine fizică a microlumii, abordarea care este folosită cu succes pentru „lumea lucrurilor mari” nu este potrivită și a devenitunul dintre fondatorii acestei abordări. Omul de știință a introdus concepte precum „impactul necontrolat al procedurilor de măsurare” și „cantități suplimentare”.
Teoria cuantică de la Copenhaga
Interpretarea probabilistă (alias Copenhaga) a teoriei cuantice, precum și studiul numeroaselor sale „paradoxuri”, este asociată cu numele omului de știință danez. Un rol important aici l-a jucat discuția lui Bohr cu Albert Einstein, căruia nu i-a plăcut fizica cuantică a lui Bohr într-o interpretare probabilistică. „Principiul corespondenței”, formulat de omul de știință danez, a jucat un rol important în înțelegerea tiparelor microcosmosului și a interacțiunii lor cu fizica clasică (non-cuantică).
Temă nucleară
Începând să studieze fizica nucleară sub Rutherford, Bohr a acordat multă atenție subiectelor nucleare. În 1936, el a propus teoria nucleului compus, care a dat naștere în curând modelului picăturii, care a jucat un rol semnificativ în studiul fisiunii nucleare. În special, Bohr a prezis fisiunea spontană a nucleelor de uraniu.
Când naziștii au capturat Danemarca, omul de știință a fost dus în secret în Anglia, iar apoi în America, unde, împreună cu fiul său Oge, a lucrat la Proiectul Manhattan din Los Alamos. În anii postbelici, Bohr a dedicat mult timp problemelor de control asupra armelor nucleare și utilizării pașnice a atomilor. A luat parte la crearea centrului de cercetare nucleară din Europa și chiar și-a îndreptat ideile către ONU. Pe baza faptului că Bohr nu a refuzat să discute anumite aspecte ale „proiectului nuclear” cu fizicienii sovietici, a considerat că este periculosposesia monopolului de arme nucleare.
Alte domenii de cunoștințe
În plus, Niels Bohr, a cărui biografie se apropie de sfârșit, a fost interesat și de problemele legate de fizică, în special de biologie. De asemenea, era interesat de filosofia științelor naturale.
Un om de știință danez remarcabil a murit în urma unui atac de cord la 18 octombrie 1962 la Copenhaga.
Concluzie
Niels Bohr, ale cărui descoperiri au schimbat cu siguranță fizica, s-a bucurat de o mare autoritate științifică și morală. Comunicarea cu el, chiar trecătoare, a făcut o impresie de neșters asupra interlocutorilor. Discursul și scrisul lui Bohr au arătat că și-a ales cu grijă cuvintele pentru a-și ilustra gândurile cât mai precis posibil. Fizicianul rus Vitaly Ginzburg l-a numit pe Bohr incredibil de delicat și de înțelept.
