Обзор основных научных достижений Нильса Бора, их влияния на развитие физики и научные открытия, которые сделали его выдающимся ученым. Нильс Хенрик Давид Бор родился 7 октября 1885 года в Копенгагене, в семье профессора физиологии. В 1901 году немецкий ученый получил премию за открытие излучения, которое носит его имя. Бор уже в 1939 году понимал, что открытие ядерного деления позволяло создать атомную бомбу, однако полагал, что инженерные работы по отделению урана-235 потребуют колоссальных, а потому непрактичных промышленных затрат.
100 лет атому Бора, отмеченные на родине знаменитой теории
Биография[ править ] Детство и студенчество[ править ] Нильс Бор родился в семье профессора, дважды чудом избежавшего незавидной участи стать нобелевским лауреатом, и дочери влиятельного банкира еврейского происхождения. С детства полюбил футбол. Играя многие годы на позиции вратаря клуба «Академикс», Нильс начал медленно догадываться, что пролетает мимо всех нобелевских премий и банковских должностей, и от отчаяния поступил в Копенгагенский Университет — ума набираться. Прослушав две лекции по физике , Бор решил, что ему толкают лажу, и вообще с такой физикой светлое будущее не построишь. Припомнив манеру игры своей бывшей футбольной команды и её тактические построения, Бор изобрёл квантовую механику , а вспомнив манеру ведения дел в клубе со стороны директора — квантовую бухгалтерию. Не собираясь останавливаться на достигнутом, Бор поехал в лазарет своей любимой команды, где, глядя на то, что оставалось от коллег после жёстких футбольных единоборств, написал статью «О строении атомов и молекул». Научная деятельность[ править ] В 1921 году Бор открыл институт имени себя, в котором, получив финансирование от датских властей, впервые подверг экспериментальной проверке теорию квантовой бухгалтерии.
Итогом стала концепция дополнительности, которая была представлена на конгрессе памяти Алессандро Вольты в Комо в сентябре 1927 [36]. Исходным пунктом в эволюции взглядов Бора стало принятие им в 1925 дуализма волна — частица. До этого Бор отказывался признавать реальность эйнштейновских квантов света фотонов , которые было трудно согласовать с принципом соответствия [37] , что вылилось в совместную с Крамерсом и Джоном Слэтером статью, в которой было сделано неожиданное предположении о несохранении энергии и импульса в индивидуальных микроскопических процессах законы сохранения принимали статистический характер. Однако эти взгляды вскоре были опровергнуты опытами Вальтера Боте и Ганса Гейгера [38]. Именно корпускулярно-волновой дуализм был положен Бором в основу интерпретации теории. Идея дополнительности, развитая в начале 1927 во время отпуска в Норвегии [39] , отражает логическое соотношение между двумя способами описания или наборами представлений, которые, хотя и исключают друг друга, оба необходимы для исчерпывающего описания положения дел. Сущность принципа неопределённости состоит в том, что не может возникнуть такой физической ситуации, в которой оба дополнительные аспекта явления проявились бы одновременно и одинаково отчётливо [40]. Иными словами, в микромире нет состояний, в которых объект имел бы одновременно точные динамические характеристики, принадлежащие двум определённым классам, взаимно исключающим друг друга, что находит выражение в соотношении неопределённостей Гейзенберга. Следует отметить, что на формирование идей Бора, как он сам признавал, повлияли философско-психологические изыскания Сёрена Кьеркегора, Харальда Гёффдинга и Уильяма Джемса [41]. Принцип дополнительности лёг в основу так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики [42] и анализа процесса измерения [43] характеристик микрообъектов. Согласно этой интерпретации, заимствованные из классической физики динамические характеристики микрочастицы её координата, импульс , энергия и др. Смысл и определённое значение той или иной характеристики электрона, например, его импульса, раскрываются во взаимосвязи с классическими объектами, для которых эти величины имеют определённый смысл и все одновременно могут иметь определённое значение такой классический объект условно называется измерительным прибором. Роль принципа дополнительности оказалась столь существенной, что Паули даже предлагал назвать квантовую механику «теорией дополнительности» по аналогии с теорией относительности [44]. Через месяц после конгресса в Комо, на пятом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе , начались знаменитые дискуссии Бора и Эйнштейна об интерпретации квантовой механики [45]. Спор продолжился в 1930 на шестом конгрессе, а затем возобновился с новой силой в 1935 после появления известной работы [46] Эйнштейна, Подольского и Розена о полноте квантовой механики. Дискуссии не прекращались до самой смерти Эйнштейна [47] , порой принимая ожесточённый характер. Впрочем, участники никогда не переставали относиться друг к другу с огромным уважением, что нашло отражение в словах Эйнштейна, написанных в 1949 : Я вижу, что я был … довольно резок, но ведь … ссорятся по-настоящему только братья или близкие друзья. Здесь его посещали знаменитости не только научного например, Резерфорд , но и политического мира королевская чета Дании, английская королева Елизавета , президенты и премьер-министры различных стран [50]. В 1934 Бор пережил тяжёлую личную трагедию. Во время плавания на яхте в проливе Каттегат штормовой волной был смыт за борт его старший сын — 19-летний Христиан; обнаружить его так и не удалось [51]. Всего у Нильса и Маргарет было шестеро детей. Один из них, Оге Бор, также стал выдающимся физиком, лауреатом Нобелевской премии 1975. В 1930-е годы Бор увлёкся ядерной тематикой , переориентировав на неё свой институт: благодаря своей известности и влиянию он сумел добиться выделения финансирования на строительство у себя в Институте новых установок — циклотрона , ускорителя по модели Кокрофта — Уолтона, ускорителя ван-де-Граафа [52]. Сам он внёс в это время существенный вклад в теорию строения ядра и ядерных реакций. В 1936 Бор, исходя из существования недавно наблюдавшихся нейтронных резонансов, сформулировал фундаментальное для ядерной физики представление о характере протекания ядерных реакций : он предположил существование так называемого составного ядра «компаунд-ядра» , то есть возбуждённого состояния ядра с временем жизни порядка времени движения нейтрона через него. Тогда механизм реакций, не ограничивающийся лишь нейтронными реакциями, включает два этапа: 1 образование составного ядра, 2 его распад. При этом две эти стадии протекают независимо друг от друга, что обусловлено равновесным перераспределением энергии между степенями свободы компаунд-ядра. Это позволило применить статистический подход к описанию поведения ядер, что позволило вычислить сечения ряда реакций, а также интерпретировать распад составного ядра в терминах испарения частиц [53]. Однако такая простая картина имеет место лишь при больших расстояниях между резонансами уровнями ядра , то есть при малых энергиях возбуждения. Как было показано в 1939 в совместной работе Бора с Рудольфом Пайерлсом и Георгом Плачеком, при перекрытии резонансов компаунд-ядра равновесие в системе не успевает установится и две стадии реакции перестают быть независимыми, то есть характер распада промежуточного ядра определяется процессом его формирования. Развитие теории в этом направлении привело к созданию в 1953 Виктором Вайскопфом, Германом Фешбахом и К. Портером так называемой «оптической модели ядра», описывающей ядерные реакции в широком диапазоне энергий [54]. Одновременно с представлением о составном ядре Бор совместно с Ф. Калькаром предложил рассматривать коллективные движения частиц в ядрах, противопоставив их картине независимых нуклонов. Такие колебательные моды жидкокапельного типа находят отражение в спектроскопических данных в частности, в мультипольной структуре ядерного излучения. Идеи о поляризуемости и деформациях ядер были положены в основу обобщённой коллективной модели ядра, развитой в начале 1950 -х годов Оге Бором, Беном Моттельсоном и Джеймсом Рейнуотером [55]. Велик вклад Бора в объяснение механизма деления ядер, при котором происходит освобождение огромных количеств энергии. Деление было экспериментально обнаружено в конце 1938 Отто Ганом и Фрицем Штрассманом и верно истолковано Лизе Мейтнер и Отто Фришем во время рождественских каникул. Бор узнал об их идеях от Фриша, работавшего тогда в Копенгагене , перед самым отъездом в США в январе 1939 [56]. В Принстоне совместно с Джоном Уилером он развил количественную теорию деления ядер, основываясь на модели составного ядра и представлениях о критической деформации ядра, ведущей к его неустойчивости и распаду. Для некоторых ядер эта критическая величина может быть равна нулю, что выражается в распаде ядра при сколь угодно малых деформациях [57]. Теория позволила получить зависимость сечения деления от энергии, совпадающую с экспериментальной. Кроме того, Бору удалось показать, что деление ядер урана-235 вызывается «медленными» низкоэнергетичными нейтронами, а урана-238 — быстрыми [58]. Противостояние нацизму. Борьба против атомной угрозы 1940—1950 [ ] После прихода к власти в Германии нацистов Бор принял активное участие в устройстве судьбы многих учёных-эмигрантов, которые переехали в Копенгаген. В 1933 усилиями Нильса Бора, его брата Харальда, директора Института вакцин Торвальда Мадсена и адвоката Альберта Йоргенсена был учреждён специальный Комитет помощи учёным-беженцам [59]. После оккупации Дании в апреле 1940 года возникла реальная опасность ареста Бора в связи с его полуеврейским происхождением.
А вот электрон... Это не первый его приезд, он был у нас в гостях в тридцать четвертом и в тридцать седьмом годах, когда страна наша еще не запускала спутников в космическое пространство и не строила крупнейших в мире ускорителей. Советская наука в те годы была вэ многом начинающей, и тем ценнее помощь, которую оказал Нильс Бор тогда своими советами, рассказами, а главное - моральной поддержкой, своей верой в наше будущее. Мы никогда не забудем, что в те нелегкие времена Бор был - и навсегда остался - нашим другом. Многие крупные советские ученые в той или иной степени могут считать себя его учениками они работали в знаменитом институте Бора в Копенгагене, в той школе теоретиков, которую прошли все выдающиеся физики нашего времени, создавшие квантовую теорию, теорию ядра и теорию атома. Нас особенно сближает с Нильсом Бором то, что сегодня он вместе с нами в Академик Петр Леонидович Капица открывает вечер. С того времени, как Бор вошел в науку, все достижения квантовой теории так или иначе связаны с его именем, вся квантовая физика прошла через его руки. Нильс Бор - действительно патриарх современной теоретической физики. И я с удовольствием предоставляю ему слово. Бор подходит к микрофону. Он немного сутулится, отчего голова кажется упрямо наклоненной вперед. Громадный лоб перерезан у бровей морщинами. Брови, густые, широкие, придают лицу, пожалуй, немного насупленное выражение, но ощущение это сразу же пропадает, когда он улыбается, настолько обаятельна, заразительна его широкая улыбка. Петр Капица был первым из ваших соотечественников, с кем судьба свела меня в столь давние времена. С тех пор я близко познакомился со многими выдающимися физиками вашей страны, и в первую очередь с Ландау, который работал у нас в Копенгагене. Эти слова, слова дружбы, которые идут от самого сердца, мне было легко произнести. Теперь передо мной более трудная задача говорить с физиками о физике. Я не собираюсь рассказывать сегодня о новейших достижениях современной науки. В этой аудитории есть немало людей, которые могли бы это сделать лучше, чем я. Мне просто хочется поделиться с вами некоторыми воспоминаниями. Вчера мы с сыном были в Дубне. Я встретился там со многими замечательными физиками и видел те великолепные, могучие аппараты, с которыми они работают. А ведь пятьдесят лет назад, когда я начинал работать у Резерфорда, самый большой прибор не превышал размеров коробки от туфель. И аргументация теоретиков в то время была проста, даже, пожалуй, примитивна, и не имела ничего общего с теми сложными логическими построениями, которые обычны в сегодняшней физике. И тем, кто слушает Бора, вероятно, вспоминаются слова, сказанные академиком Капицей 25 лет назад на открытии Института физических проблем "... Колумб отправился в экспедицию, результатом которой было открытие Америки, на простой маленькой каравелле, на лодчонке с современной точки зрения. Но чтобы освоить Америку, потребовалось построить большие корабли, и это полностью себя оправдало. Мне кажется, что нужно идти по этому пути, по пути создания совершенных институтов". По этому пути и шла все эти годы наша наука. Бор говорит дальше: - Полвека в человеческой жизни - срок немалый. Много прошло событий, и очень волнительно было все время находиться в центре современной физики. Пятьдесят лет назад мне посчастливилось присоединиться к многочисленной группе ученых из всех стран мира, работавших под вдохновляющим руководством Резерфорда. Не было ничего удивительного в том, что сразу же после окончания университета я пришел к нему в то время трудно было бы отыскать физика, незнакомого с достижениями Резерфорда и не восхищавшегося ими. Впервые я увидел Резерфорда на традиционном обеде Кавендишевской лаборатории. Он только незадолго перед этим вернулся с первого Сольвейского конгресса, где встретился с Эйнштейном и Планком, был полон самыми радостными впечатлениями, весел, и речь его, несмотря на всю торжественность момента, искрилась неподдельным юмором. Впрочем, я должен заметить, что любовь к острому слову, к шутке, даже к розыгрышу свойственна, по-моему, всем крупным физикам нашего времени - Капица и Ландау тому хороший пример. Речь свою Резерфорд посвятил новому, тогда только что построенному прибору - камере Вильсона. Выбор темы не был случайным. Он обожал свои приборы, мог часами говорить о них, берег их. Его лаборант сказал мне как-то, что никто из физиков "так сильно не ругается из-за приборов", как Резерфорд. В камере Вильсона, как известно, фотографируются пути заряженных частиц.
Ранние работы Бора легли в основу метода, которым физика живет и по сей день, — когда гипотеза, выдвинутая для объяснения каждого известного факта, исследуется, проверяется, нет ли в ней противоречий, и логическая стройность возникающей теории является главным критерием ее истинности, какой бы странной она при этом ни казалась. Так же создавалась и планетарная модель атома. Казалось бы, как замечательно и красиво! Подобно планетам, вращающимся вокруг Солнца, электроны в атоме Бора вращаются вокруг ядра, — кто будет возражать против такого? Да еще после опытов Резерфорда по рассеянию альфа-частиц на ядрах золота, показавших, что материя в основном сосредоточена в компактных ядрах, расположенных на значительных расстояниях одно от другого. Однако возникает противоречие с классической теорией излучения: вращающийся по орбите электрон должен излучать электромагнитную волну и, следовательно, терять энергию, а в результате — «упасть» на ядро. Решение на первый взгляд просто: надо «запретить» электрону излучать при движении по орбите. Но это и есть революция естествознания: признание того, что законы микроуровня отличаются от законов мира больших масштабов! В этом нужно убеждать, а значит, подбирать доказательства из опытов по электричеству, магнетизму, спектроскопии и так далее, нужно также пояснить, где простирается граница между микро- и макромирами и как законы микромира перетекают в классические законы. Нильс Бор в своем кабинете. Еще один философский принцип Нильса Бора — Принцип Дополнительности. Возник он, в частности, из попыток описать странное поведение света: то как волны в опытах по дифракции, то как частицы в опытах по фотоэффекту. Свет, таким образом, поддается описанию с помощью двух классических образов, но только абсолютно несовместимых! И Бор возводит это в принцип: явление должно быть описано с разных сторон, пусть и противоречивым с точки зрения привычных представлений образом.
Голкипер с Нобелевской премией. 12 фактов о гениальном физике Нильсе Боре
Нильс Бор, которому Фриш сообщил об этом, в первый момент потерял дар речи. Бор открыл структуру атома в 1913 году. Оказавшись в Манчестерском университете, Бор стал работать в лаборатории Эрнеста Резерфорда. Датский физик Нильс Бор смог описать современную модель атома благодарю сну о солнечной системе. Нильс Хе́нрик Дави́д Бор — датский физик-теоретик и общественный деятель, один из создателей квантовой механики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1922).
Выставка «Великие учителя человечества» в ЭТНОМИРе
- Нильс Бор — биография
- Выставка «Великие учителя человечества» в ЭТНОМИРе
- Telegram: Contact @obrsoyuz
- НИЛЬС БОР: БИОГРАФИЯ И ВКЛАД - НАУКА - 2024
- Нильс Бор Биография и материалы / наука | Thpanorama - Сделайте себя лучше уже сегодня!
- Датский физик Бор Нильс: биография, открытия
Нильс Бор: молчание о главном
Бор открыл структуру атома в 1913 году. Оказавшись в Манчестерском университете, Бор стал работать в лаборатории Эрнеста Резерфорда. Нильс Хенрик Давид Бор родился 7 октября 1885 года в Копенгагене, в семье профессора физиологии. В Копенгагене Нильс Бор, постулировавший квантовые скачки электронов, для обсуждения проблем новой физики собирал молодых физиков, среди которых был тогда еще советский физик-теоретик Георгий Гамов. К концу 1930-х ученые из многих стран мира, включая Нильса Бора, Энрико Ферми, Ирен Кюри и ее мужа Фредерика Жолио, находились на пороге эпохального достижения, но первыми все равно стали немцы.
ФутБОРный клуб. Как великие ученые оставили след в спорте
Изначально оно располагалось на тупом конце, как и у обычное иглы, но это мешало протягивать иглу через ткань. Как-то ночью Хоу приснилось, что он попал к дикарям, которые требовали создать швейную машинку для их вождя. Туземцы угрожали ему странными копьями — с дырками на наконечниках, у самого острия. Наутро изобретатель понял, что в машинке игольное ушко должно быть у острого конца иглы, а не у тупого, как раньше. Отто Леви и нервный импульс При помощи нервной системы мозг получает информацию о том, что происходит в теле и в окружающем мире.
Немецкий ученый Отто Леви пытался выяснить, как именно передаются эти сигналы от одной нервной клетки к другой. Варианта было два: электрический импульс и химическая реакция. Сам Леви склонялся ко второй идее, но никак не мог придумать эксперимент, который доказал бы его гипотезу. Эксперимент пришел к нему во сне и был поставлен на… сердцах лягушек!
Проснувшись, Леви повторил идею из сна. Сердца двух лягушек он поместил в разные емкости с питательным раствором: в нем они продолжали биться отдельно от тела. Затем ученый стимулировал током нерв одного сердца — оно начало биться медленнее. Но самое интересное было дальше: когда Леви добавил раствор из первой колбы во вторую, второе сердце тоже замедлило ритм!
Ранее эта закономерность была установлена спектроскопистами, однако не находила теоретического объяснения. Теория Нильса Бора позволяла объяснить спектр не только водорода простейшего из атомов , но и гелия, в том числе ионизированного. Ученый проиллюстрировал влияние содвижения ядра и предугадал, как заполняются электронные оболочки, что позволило выявить физическую природу периодичности элементов системе Менделеева. За эти наработки, в 1922 году Бор был удостоен Нобелевской премии. Институт Бора По завершении работ у Резерфорда уже признанный физик Бор Нильс вернулся на родину, куда его пригласили в 1916 году профессором в копенгагенский университет. Через два года он стал членом Датского королевского общества в 1939 году ученый возглавил его. В 1920 году Бор основал Институт теоретической физики и стал его руководителем.
Власти Копенгагена, в знак признания заслуг физика, предоставили ему для института здание исторического «Дома Пивовара». Институт оправдал все ожидания, сыграв в развитии квантовой физики выдающуюся роль. Стоит отметить, что определяющее значение в этом имели личные качества Бора. Он окружил себя талантливыми сотрудниками и учениками, границы между которыми часто были незаметны. Институт Бора был интернационален, в него стремились опасть отовсюду. Среди знаменитых выходцев Боровской школы можно выделить: Ф. Блоха, В.
Вайскопфа, Х. Казимира, О. Бора, Л. Ландау, Дж. Уиллера и многих других. К Бору не единожды приезжал немецкий ученый Верне Гейзенберг. Во времена, когда создавался «принцип неопределенности», с Бором дискутировал Эрвин Шредингер, который был сторонником чисто-волновой точки зрения.
В бывшем «Доме Пивовара» формировался фундамент качественно новой физики двадцатого века, одним из ключевых фигурантов которой был Нильс Бор. Модель атома, предложенная датским ученым и его наставником Резерфордом, была непоследовательной. Она объединяла постулаты классической теории и гипотезы, явно ей противоречащие. Дабы устранить эти противоречия, необходимо было радикально пересмотреть основные положения теории. В этом направлении важную роль сыграли прямые заслуги Бора, его авторитет в научных кругах, и просто личное влияние. Работы Нильса Бора показали, что для получения физической картины микромира не подойдет подход, с успехом применяющийся для «мира больших вещей», и он стал одним из основоположников такого подхода. Ученый ввел такие понятия, как «неконтролируемое воздействие измерительных процедур» и «дополнительные величины».
Копенгагенская квантовая теория С именем датского ученого связана вероятностная она же копенгагенская интерпретация квантовой теории, а также изучение ее многочисленных «парадоксов». Важную роль здесь сыграла дискуссия Бора с Альбертом Эйнштейном, которому не по душе была квантовая физика Бора в вероятностном истолковании. Ядерная тематика Начав заниматься физикой ядра еще у Резерфорда, Бор уделял ядерной тематике много внимания.
Нильс Хенрик Давид Бор — датский физик-теоретик, общественный деятель.
Создатель первой квантовой теории атома. Лауреат Нобелевской премии по физике за 1922 год. Родился в 1885 году в семье профессора физиологии Христиана Бора, дважды номинировавшегося на Нобелевскую премию. Учился в Копенгагенском университете, где изучал физику, химию и математику.
В 1911 году стажировался в Англии, где работал под руководством отца ядерной физики Эрнста Резерфорда. После возвращения в Копенгаген в 1912 году преподавал в университете и разрабатывал квантовую теорию строения атома.
Эйнштейн не соглашался с квантовой теорией. По его мнению, весь мир должен был подчиняться классической физике, а значит, ничто не должно превышать скорости света. Посему мгновенное изменение состояния частицы, удаленной на сотни или тысячи километров только из-за случайной запутанности просто невозможно. На это Нильс Бор, сторонник квантовой механики, ответил ему: «Эйнштейн, перестань указывать Богу, что он должен делать со своими игральными костями! Этот спор в 60-х годах был переформулирован на язык эксперимента британским теоретиком Джоном Беллом. Согласно его теории, проверить наличие или отсутствие скрытых механизмов квантовой запутанности, можно было при помощи специальной формулы она названа неравенством Белла , которая определяет, носят ли предсказания квантовой механики вероятностный характер на фундаментальном уровне, или же могут быть объяснены наличием каких-либо неизвестных скрытых параметров. И вот тут мы подходим к нашим нобелевским лауреатам, в частности Джону Клаузеру и Алану Аспе, которые уже в 80-е годы развили теорию Джона Белла и экспериментально доказали, что запутываться частицам никто и ничто не помогает, — случайные взаимодействия носят именно фундаментальный характер.
Это мощное доказательство того, что законы квантовой физики, противоречащие законам классической физики, работают, и в том далеком споре двух теоретиков-гигантов оказался прав именно Бор. Ален Аспе не раз приезжал к нам, в Россию, читал лекции по поводу своих экспериментов, я с ним лично знаком.
Нейтрино доносят до нас сообщения о том, что происходит в глубинах космоса
В 1921 году Бор открыл институт имени себя, в котором, получив финансирование от датских властей, впервые подверг экспериментальной проверке теорию квантовой бухгалтерии. Текст научной работы на тему «Бор нильс 1885–1962 датский физик-теоретик, иностранный член АН СССР, лауреат Нобелевской премии». Телеграф новостей. Новости. директора института академика Петра Леонидовича Капицы - проходит в конференц-зал и поднимается на сцену. Нильс Бор писал, что этому открытию он обязан сну. Датский физик Нильс Бор смог описать современную модель атома благодарю сну о солнечной системе.
Нильс Бор - биография
В 1922 году за работу в области структуры атома и радиации Нильс Бор удостаивается Нобелевской премии по физике. Нильс Бор с детства полюбил футбол Во время матча Нильс Бор писал на штангах формулы; Он играл за сборную Дании в амплуа вратаря. 26 января 1939 года на конференции по теоретической физике в Вашингтоне Нильс Бор сообщил об открытии деления урана. Во втором томе помещены работы Нильса Бора, опубликованные после 1925 г. Они охватывают в основном вопросы квантовой механики, квантовой электродинамики и теории атомного ядра.