ЯДЕРНАЯ СИЛА НИЛЬСА БОРА — Алексей С. Железнов, он же Алекс Авни, он же Гримнир Татхагата — LiveJournal

Архив 1997-2004 05 марта 2002

  • Владимир Абаринов

В феврале этого года наследники Нильса Бора опубликовали несколько неоконченных и не отправленных писем великого физика. Они сделали это вопреки собственному мораторию, по условиям которого документы личного архива Бора могут увидеть свет не ранее, чем по прошествии полувека после его смерти, то есть в 2012 году. В данном случае, однако, у родственников были особые причины нарушить обет молчания: письма проливают свет на одну из самых волнующих исторических загадок. Почему нацистская Германия не создала атомную бомбу? Точного, исчерпывающего ответа на этот вопрос не существует. Между тем в истории создания атомного оружия есть ключевой эпизод, в котором, возможно, заключен этот ответ. В сентябре 1941 года, когда победа Германии на Восточном фронте казалась вопросом нескольких недель, в оккупированном нацистами Копенгагене встретились два выдающихся физика 20 века — датчанин Нильс Бор и его ученик немец Вернер Гейзенберг. Молодой амбициозный Нобелевский лауреат Гейзенберг трудился в это время над созданием атомной бомбы для Гитлера. Нильс Бор в 43 году бежал из Дании в Соединенные Штаты, где присоединился к группе ученых из разных стран, работавших над проектом Манхэттен — созданием атомной бомбы для Америки. Никто не знает, о чем говорили учитель и ученик. Гейзенберг рассказал после войны свою версию. Нильс Бор унес тайну в могилу, не подтвердив и не опровергнув версию Гейзенберга. Разговор был тяжелым и оставил глубокий след в душе собеседников. Гейзенберг — не нацист, но патриот Германии — искренне желал победы своей стране. Бор не скрывал своего неприятия нацизма. О чем они говорили? О чем они должны были говорить? Недостатка в версиях нет. Согласно одной из них, Гейзенберг зашел в тупик в своих исследованиях и пытался получить консультацию у Бора. Согласно другой, Гейзенберг искал морального оправдания, он не получил его — свидание закончилось полным разрывом. Наконец, третья версия гласит, что это была чуть ли не миссия мира: немецкий ученый будто бы дал понять Бору, что он и его коллеги саботируют нацистскую атомную программу и призвал к тому же физиков по другую линию фронта. Многие историки воспринимают эту третью версию скептически. Однако скептицизм этот основан не на точном знании, а на том, что известно о характере и мировоззрении Гейзенберга. Вот что пишет об этом один из самых авторитетных биографов Гейзенберга американец, профессор в Университете Хофстра Дэвид Кэссиди: «Взгляды Гейзенберга в этот период ничем не отличались от взглядов других патриотически настроенных немцев нееврейского происхождения в артистических, академических или военных кругах. Эти социальные группы горячо поддерживали политику Германии во имя немецкой нации. Когда немецкая армия победным маршем шла по Европе в первые годы войны, эти круги приветствовали сообщения о победах на фронтах. Вместе с тем спешу добавить: это отнюдь не означает, что, желая победы Германии в войне, эта культурная и военная элита желала победы Гитлеру и нацистскому режиму. Они были не нацисты, а гордые и честные националисты. Когда удача отвернулась от Германии, а война затянулась, эти люди стали противниками Гитлера и режима и предприняли неудавшееся покушение на Гитлера в июне 1944 года в надежде, что мир увидит: внутри Германии Гитлера существует «другая Германия». Сам Гейзенберг как будто подтверждает свой конформизм — вот цитата из его неопубликованной рукописи 1942 года: «Нам ничего не остается, кроме как обратиться к простым вещам: надо добросовестно исполнять свои обязанности и задачи, которые жизнь ставит перед нами, не спрашивая слишком часто, почему да зачем… А затем надо ждать, что произойдет… реальность трансформирует себя сама, без нашего участия». Дэвид Кэссиди напоминает, что к моменту начала второй мировой войны Гейзенберг прожил под властью Третьего Рейха около семи лет. «За эти годы многое произошло, и какие бы то ни было вопросы относительно компромиссов, на которые необходимо пойти, чтобы остаться в Германии, были для него давно разрешены». Одно из событий, заставивших Гейзенберга пережить серьезный нравственный кризис, произошло в июле 1937 года, когда в официальном органе СС газете «Черный корпус» была опубликована статья под заголовком «Белые евреи в науке». Ее автор убежденный нацист Йоханнес Штарк, утверждал, что такие ученые, как Вернер Гейзенберг и Макс Планк — покровители и подпевалы евреев, что немецкая наука не нуждается в их услугах и что лучше всего было бы поступить с ними как с евреями. Обеспокоенный Гейзенберг попросил свою мать поговорить на эту тему с подругой — матерью рейхсфюрера СС Генриха Гиммлера. Помимо этого, он отправил письмо Гиммлеру, в котором писал: «Если взгляды господина Штарка совпадают с мнением правительства, я, разумеется, буду просить об отставке. Если же, как горячо уверяет меня Министерство образования, это не так, я прошу Вас как Рейхсфюрера СС оградить меня от нападок в вашей официальной газете». Гейзенбергу пришлось пройти через дознание в Гестапо, которое продолжалось без малого год. В ходе этого дознания ученый доказывал свою лояльность режиму. В итоге Гиммлер пришел к выводу, что перед ним настоящий немецкий патриот. С тех пор Гейзенберг пользовался полным доверием вождей Рейха и мог свободно путешествовать по оккупированной Европе. Летом 1939 года он приезжал в США. В это время там уже работал выходец из Венгрии Эдвард Теллер, который, как и советский физик Лев Ландау, был в свое время аспирантом Гейзенберга в Лейпцигском университете. В только что опубликованных воспоминаниях Теллер пишет, что спросил своего профессора, почему бы ему не остаться в Америке. Гейзенберг ответил: «Если мой брат украдет серебряную ложку со стола, он не перестанет быть моим братом». «Сейчас мне ясно, — заключает Теллер, — что он, которому тогда не было 40 лет, принял ключевое решение своей жизни до того, как понял, что на карту поставлено нечто гораздо большее, чем серебряная ложка». Еще один отрывок из книги профессора Дэвида Кэссиди: «Его решение остаться в Германии при таких обстоятельствах проистекало не только из его личной приверженности немецкой нации и культуре, но также и из ошибочной уверенности в том, что если лично он сумеет выжить в Германии до конца войны и ликвидации нацистского режима, то и немецкая наука доживет до лучших времен. Отныне Нобелевский лауреат воспринимал любую поблажку ему — назначение на заметные посты, разрешение на поездки за границу, право на публичные выступления — как залог будущей реабилитации современной теоретической физики в Германии». Много позднее, после войны, Гейзенберг сказал: «Лозунг правительства был: «Мы должны использовать физику в военных целях». Мы переделали его: «Мы должны использовать войну в интересах физики». Удалась ли ему эта сделка с дьяволом? И была ли сама эта сделка? Или правы те, кто считает, что Гейзенберг, выражаясь его собственными словами, добросовестно исполнял свои обязанности? Почти все специалисты согласны в том, что к середине 1941 года немецкие ученые далеко опередили своих коллег из стана антигитлеровской коалиции в исследованиях расщепления ядра. Как писал впоследствии Гейзенберг, «в сентябре 1941 года мы увидели, что перед нами прямая дорога к созданию атомной бомбы». Исследователь Дэвид Кассиди утверждает: «Эта прямая дорога — хотел или не хотел создавать бомбу Гейзенберг — привела его к порогу дома Нильса Бора». Гейзенберг приехал в Данию вместе со своим коллегой и другом Карлом Фридрихом фон Вайцзеккером — сыном статс-секретаря Министерства иностранных дел Германии Эрнста фон Вайцзеккера и старшим братом Рихарда фон Вайцзеккера, будущего президента ФРГ, в то время воевавшего на Восточном фронте. Эта поездка, как и другие подобные ей, по замыслу, должна была сплотить ученых Европы под флагом общей борьбы. В Копенгагене планировалась совместная немецко-датская научная конференция. Однако за редким исключением научное сообщество оккупированных стран было настроено к этим затеям неприязненно. Гейзенберг и Вайцзеккер в полной мере почувствовали это в Копенгагене, в Институте теоретической физики, который в научном мире называют «институтом Бора». Хорошо известно, о чем они говорили во время нескольких завтраков с датскими коллегами — об успехах немецкого оружия и о том, как важно, чтобы войну выиграла Германия, потому что в противном случае ее выиграет Советский Союз, а это Гейзенберг считал бедствием для Европы. Все это, однако, говорилось при свидетелях, в расчете на тайных осведомителей гестапо. Гейзенберг же приехал в Копенгаген для того, чтобы провести разговор с глазу на глаз. Позже, в 1948 году Гейзенберг, превратившийся в одного из лидеров антивоенного движения, впервые пересказал содержание беседы в частном письме. Он утверждает, что спросил Бора: «…Имеют ли физики моральное право работать над проблемами атомной энергии в военное время? Бор ответил мне вопросом, верю ли я в возможность военного использования атомной энергии, и я ответил — да, я это знаю. Затем я повторил свой вопрос, и Бор, к моему изумлению, сказал, что военное применение физики в любой стране неизбежно, а потому вполне оправдано. Бор воспринял мой вопрос как косвенное указание на уровень наших знаний [об атомной энергии]». Специалист по истории создания атомного оружия, профессор Университета Пенсильвании Пол Лоуренс Роуз в книге о Гейзенберге, цитируя этот рассказ, пишет: «Из всего того, что нам известно о безупречном характере Бора и его взглядах на нацистскую Германию, следует, что он просто не мог одобрить работу Гейзенберга над атомной бомбой для Гитлера». Сын Нильса Бора Оге Бор со слов отца пересказывает тот же разговор так: «В частной беседе с моим отцом Гейзенберг поставил вопрос о военном использовании атомной энергии. Отец был очень сдержан и выразил свой скептицизм, учитывая огромные технические трудности, с которыми нужно было справиться. Но у него осталось впечатление, что Гейзенберг считал, что новые возможности могут предрешить исход войны, если война затянется». Оге Бор полностью отрицает утверждения о том, что немецкие физики пытались через Бора договориться с физиками союзников о взаимном моратории на создание атомной бомбы. Один из близких к Бору сотрудников его института, Стефан Розенталь вспоминает: «Я запомнил лишь то, что Бор был в сильном возбуждении после беседы и что он цитировал слова Гейзенберга примерно так: Вы должны понять, что если я принимаю участие в проекте, то потому, что твердо убежден в его реальности». «В этой уверенности, — замечает американский исследователь Пол Роуз, — слышатся интонации Гейзенберга». К числу тех, кто не верит версии Гейзенберга, принадлежит и профессор Дэвид Кэссиди. Вот его аргументы: Позднее жена Гейзенберга Элизабет писала в своих воспоминаниях, что ее муж «постоянно изводил себя» мыслью о том, что располагающие лучшими ресурсами союзники могут создать бомбу и применить ее против Германии. Из исследования американского историка Дэвида Кэссиди: С этой реконструкцией событий соглашается историк Пол Роуз. Он даже несколько развивает ее. Роуз полагает, что Гейзенберг пытался привлечь Бора к немецкому урановому проекту или, по крайней мере, проконсультироваться с ним по поводу возникших трудностей, а, кроме того, выяснить, работают ли с ураном союзники. В подтверждение этой версии Роуз ссылается на сообщение стокгольмской газеты о том, что в США ведутся эксперименты по созданию бомбы нового типа. Сообщение появилось в июле 1941 года. О нем сразу же узнал Карл Фридрих фон Вайцзеккер и подал сигнал тревоги соответствующим должностным лицам Германии. Надо было срочно выяснить, насколько достоверно сообщение шведской газеты. Профессор Пол Роуз пишет: «Представляется правдоподобным, что немецкая служба академических обменов спешно организовала конференцию в Копенгагене в качестве предлога для визита Гейзенберга. Но если даже Вайцзеккер и не предложил визит в Копенгаген в июле как немедленную реакцию на сообщение из Стокгольма, к тому времени, когда он и Гейзенберг достигли Дании в сентябре, возможность создания американской бомбы должна была чрезвычайно занимать их умы». Роуз допускает даже, что миссия Гейзенберга была предпринята по заданию Гестапо, перехватившего тайное послание Бора британским коллегам. Как бы то ни было, после встречи в сентябре 1941 года отношения Бора и Гейзенберга, некогда весьма теплые, оказались навсегда испорчены и свелись к формальным знакам вежливости. В книге Роуза приводится фраза Бора, сказанная немецкому коллеге: «Гейзенберг должен разобраться со своей совестью сам». И еще одна: «Скажите профессору Гейзенбергу, что я не Папа Римский. Я не могу отпустить ему грехи». Свое толкование эпизода, оправдывающее Гейзенберга, предлагает в своей книге воспоминаний Эдвард Теллер. Он считает, что как только Гейзенберг понял, что создание атомной бомбы возможно, он построил «ментальный барьер», препятствующий ему думать в этом направлении. Теллер вспоминает рассказ Бора о встрече с Гейзенбергом: Через три месяца после возвращения Гейзенберга из Копенгагена армейское командование решило отказаться от ядерного проекта, для которого у Германии уже не было ресурсов. Вместо ядерной бомбы решено было развивать ракеты и авиацию. Дискуссия о том не смогли или не захотели немецкие физики создать атомную бомбу, возобновилась в наши дни благодаря английскому драматургу Майклу Фрейну. Спектакль по его пьесе «Копенгаген» как раз сейчас совершает тур по городам Америки. Автор не предлагает зрителям одну-единственную версию — он рассматривает их все, оставляя вопрос открытым. Именно пьеса и сопровождающая ее дискуссия заставили семью Нильса Бора опубликовать документы частного архива. Это неотправленные письма Гейзенбергу. Первое из них Бор написал в 1957 году после того, как прочел книгу швейцарского журналиста Роберта Юнга «Ярче тысячи солнц. В этой книге впервые появилась версия о попытке Гейзенберга договориться с физиками по ту сторону фронта о взаимном отказе от производства атомного оружия. Черновик письма Гейзенбергу был обнаружен между страниц книги Юнгка, которую читал Бор. Вот этот новый документ в архивах Нильса Бора: Предваряя публикацию, директор Архива Нильса Бора Финн Асеруд пишет, что к этим текстам следует подходить с осторожностью — они написаны спустя 16 лет после события и явно отражают, сколь нелегкой для Бора была попытка точно изложить свои воспоминания. Письма Бора не закрывают тему — они обостряют ее. Продолжение >>> Нильс Бор родился в семье Кристиана Бора, профессора физиологии Копенгагенского университета, и Эллен Бор, происходившей из богатой и влиятельной еврейской семьи. Родители Нильса и его младшего, горячо любимого брата Харальда (будущего крупного математика) сумели сделать детские годы сыновей счастливыми и содержательными. Благотворное влияние семьи, в особенности — матери, играло решающую роль в формировании их душевных качеств. Внимание! Если вам нужна помощь с работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 экспертов готовы помочь вам прямо сейчас. Подробнее Начальное образование Нильс получил в Гаммельхольмской грамматической школе, которую окончил в 1903. В школьные годы был заядлым футболистом; позднее увлекался катанием на лыжах и парусным спортом. Двадцати трех лет окончил Копенгагенский университет, где приобрел репутацию необыкновенно одаренного физика-исследователя. Его дипломный проект, посвященный определению поверхностного натяжения воды по вибрациям водяной струи, был удостоен золотой медали Датской королевской академии наук. В 1908-11 Бор продолжил работу в университете, где выполнил целый ряд важнейших исследований, в частности по классической электронной теории металлов, составившей основу его докторской диссертации. Через три года после окончания университета Бор приехал работать в Англию. После года пребывания в Кембридже у Дж. Дж. Томсона Бор перебрался в Манчестер к Резерфорду, лаборатория которого в то время занимала лидирующее положение. Здесь ко времени появления Бора проходили эксперименты, которые привели Резерфорда к планетарной модели атома. Точнее, модель еще находилась в стадии становления. Опыты по прохождению альфа-частиц через листочки фольги привели Резерфорда к убеждению, что в центре атома находится маленькое заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома, а вокруг ядра располагаются гораздо более легкие электроны. Поскольку атом в целом электронейтрален, суммарный заряд всех электронов должен быть по модулю равным заряду ядра, но отличаться от него знаком. Вывод о том, что заряд ядра должен быть кратен заряду электрона был важен, но оставалось еще много неясного. Так, были обнаружены «изотопы» — вещества с одинаковыми химическими свойствами, но с различным атомным весом. Первым важным достижением Бора в лаборатории Резерфорда было то, что он понял: химические свойства определяются числом электронов в атоме, а, значит, зарядом ядра, а не его массой, и это и объясняет существование изотопов. Поскольку альфа-частица — это ядро гелия, имеющее заряд +2, то при альфа-распаде, когда эта частица вылетает из ядра, «дочерний» элемент должен располагаться в таблице Менделеева на две клеточки левее «материнского», а при бета-распаде, когда из ядра вылетает электрон — на одну клеточку правее. Так был открыт «закон радиоактивных смещений». Но за этим открытием последовали и другие, гораздо более важные. Они касались самой модели атома. Эту модель часто называют «планетарной» — в ней, подобно тому как планеты вращается вокруг Солнца, электроны движутся вокруг ядра. Но такой атом не может быть устойчивым: под действием кулоновского притяжения ядра каждый электрон движется с ускорением, а ускоренно движущийся заряд, согласно законам классической электродинамики, должен излучать электромагнитные волны, теряя при этом энергию. Количественный расчет показывает, что такая «радиационная неустойчивость» атома катастрофична: примерно за стомиллионную долю секунды все электроны должны были бы потерять энергию и упасть на ядро. Но в действительности ничего такого не происходит, и многие атомы вполне стабильны. Возникла проблема, которая могла показаться неразрешимой. И она действительно не могла быть разрешена без привлечения радикальных новых идей. Именно такие идеи и были выдвинуты Бором. Он постулировал, что (вопреки законам механики и электродинамики) в атомах существуют такие орбиты, двигаясь по которым электроны не излучают. По Бору, орбита является стабильной, если момент количества движения находящегося на ней электрона кратен h / 2p , где h— постоянная Планка. Излучение же происходит только при переходе электрона с одной устойчивой орбиты на другую, и вся освобождающаяся при этом энергия уносится одним квантом излучения. Энергия такого кванта, равная произведению частоты n на h, в соответствии с законом сохранения энергии, равна разности начальной и конечной энергии электрона («Правило частот»). Таким образом, Бор предложил соединить модельные представления Резерфорда с идеей квантов, впервые высказанной Планком в 1900. Такое соединение в корне противоречило всем положениям и традициям классической теории. Но, в то же время, эта классическая теория не отвергалась полностью: электрон рассматривался как материальная точка, движущаяся по законам классической механики, но только из всех орбит «разрешенными» объявлялись лишь те, которые отвечают «условиям квантования». Энергии электрона на таких орбитах получаются обратно пропорциональными квадратам целых чисел — номеров орбит. Привлекая «правило частот», Бор пришел к выводу, что частоты излучения должны быть пропорциональны разности обратных квадратов целых чисел. Эта закономерность действительно была уже установлена спектроскопистами, но не находила дотоле своего объяснения. Бор объяснил не только спектр простейшего из атомов — водорода, но и гелия, в том числе, и ионизованного, показал, как учесть влияние содвижения ядра, предугадал структуру заполнения электронных оболочек, что позволило понять физически природу периодичности химических свойств элементов — периодическую таблицу Менделеева . За эти работы Бор в 1922 был удостоен Нобелевской премии. Другими словами он заложили основы новых направлений в развитии химии. В своей квантовой теории атома водорода:а) показал, что электрон может вращаться вокруг ядра не по любым, а лишь по определенным квантовым орбитам; б) дал математическое описание устойчивости орбит, или стационарного состояния атома; в) показал, что всякое излучение либо поглощение энергии атомом связано с переходом между двумя стационарными состояниями и происходит дискретно с выделением или поглощением планковских квантов; г) ввел понятие главного квантового числа для характеристики электрона. Рассчитал спектр атома водорода, показав полное совпадение расчетных данных с эмпирическими. Построил (1913-1921 гг.) модели атомов других элементов периодической системы, охарактеризовав движение электронов в них посредством главного n и побочного k квантовых чисел. Заложил (1921 г.) основы первой физической теории периодической системы элементов, в которой связал периодичность свойств элементов с формированием электронных конфигураций атомов по мере увеличения заряда ядра. Обосновал подразделение групп периодической системы на главные и побочные. Впервые объяснил подобие свойств редкоземельных элементов. Сформулировал (1918 г.) важный для атомной теории принцип соответствия. Многое сделал для становления и интерпретации квантовой механики, в частности предложил (1927 г.) имеющий большое значение для ее понимания принцип дополнительности. После окончания работ у Резерфорда Бор вернулся в Данию, где он в 1916 был приглашен профессором в университет в Копенгагене. Через год он был избран членом Датского королевского общества (в 1939 он стал его президентом). В 1920 Бор создает Институт теоретической физики и становится его директором. В знак признания его заслуг, город предоставляет Бору для института исторический «Дом Пивовара». Этому институту суждено было сыграть выдающуюся роль в развитии квантовой физики. Несомненно, определяющее значение имели здесь исключительные личные качества его директора. Он постоянно был окружен сотрудниками и учениками (грани между первыми и вторыми в действительности и не было), которые приезжали к Бору отовсюду. К его большой интернациональной школе принадлежали Ф. Блох, О. Бор, В. Вайскопф, X. Казимир, О. Клейн, X. Крамерс, Л. Д. Ландау, К. Меллер, У. Нишика, А.Пайс, Л. Розенфельд, Дж. Уиллер и многие другие. «Дом Пивовара» стал центром притяжения для всех теоретиков. К Бору не раз приезжал В. Гейзенберг, как раз в ту пору, когда создавался «принцип неопределенности», там вел мучительные дискуссии с Бором Э. Шредингер, пытавшийся защищать чисто-волновую точку зрения. Именно в институте Бора формировалось то, что определило качественно новое лицо физики 20 века. Модель Резерфорда—Бора была очевидным образом непоследовательна. В ней объединялись и положения классической теории, и то, что им явно противоречило. Чтобы устранить эти противоречия, потребовался радикальный пересмотр многих основных положений теории. Здесь и прямые заслуги Бора, и роль его научного авторитета, да и просто личного влияния были очень велики. Именно Бор понял, что для создания физической картины процессов микромира нужен иной подход, нежели для «мира больших вещей» и он был одним из основных творцов этого подхода. Он ввел понятие о неконтролируемом воздействии измерительных процедур, о «дополнительных» величинах — таких, что чем точнее определяется одна из них, тем большая неопределенность оказывается у другой. С именем Бора связана вероятностная (так называемая копенгагенская) интерпретация квантовой теории и рассмотрение многих ее «парадоксов». Немалое значение имели здесь дискуссии Бора с Эйнштейном, так и не примирившимся с вероятностным истолкованием квантовой механики. Для понимания закономерностей микромира и их соотношения с законами классической (т.е. неквантовой) физики немаловажное значение имеет сформулированный Бором принцип соответствия. Бор, начав у Резерфорда с физики ядра, постоянно уделял ядерной тематике большое внимание. В 1936 он предложил теорию составного ядра, вскоре — капельную модель, которая сыграла заметную роль при исследовании проблемы деления ядер. Бор предсказал спонтанное деление ядер урана. После фактического захвата Дании фашистами Бор тайно покинул родину и был доставлен сначала в Англию (при этом в самолете он чуть не погиб), а затем в Америку, где вместе с сыном Оге работал для Манхэтеннского проекта в Лос-Аламосе. В послевоенные годы он огромное внимание уделял проблеме контроля над ядерными вооружениями, мирного использования атома, обращался даже в посланиями к ООН, участвовал в создании Европейского центра ядерных исследований. Судя по тому, что он не отказался обсуждать с советским физиком некоторые стороны «атомного проекта», находил опасным монопольное владение атомным оружием. Большое внимание Бор уделял сопредельным с физикой вопросам, в том числе, биологии. Его неизменно занимали философские проблемы естествознания. Нравственный и научный авторитет Бора был исключительно высок. Любое, даже мимолетное общение с ним производило неизгладимое впечатление. Он говорил и писал так, что было видно: он напряженно ищет слова, которые бы предельно точно и правдиво выражали чувства и мысли. Глубоко прав был В. Л. Гинзбург, назвавший Бора неповторимо деликатным и мудрым. Бор был почетным членом более 20 академий наук различных стран, лауреатом многих национальных и международных премий. Список литературы Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://schoolchemistry.by.ru/

Известные люди

»

Бор Нильс

image Бор Нильс Bohr Niels Карьера: Физик Рождение: Дания» Копенгаген, 7.10.1885 — 18.11 Бор Нильс — выдающийся датский ученый, физик. Родился 7 октября 1885 года.Бор Нильс является одним из создателей современной физики. Автор основополагающих трудов по квантовой механике, теории атома, атомного ядра, ядерным реакциям. Лауреат Нобелевской премии по физике 1922 года. добавить фотографии дополнить биографию

Нильс Бор родился в семье Кристиана Бора, профессора физиологии Копенгагенского университета, и Эллен Бор, происходившей из богатой и влиятельной еврейской семьи. Родители Нильса и его младшего, горячо любимого брата Харальда (будущего крупного математика) сумели произвести детские годы сыновей счастливыми и содержательными. Благотворное воздействие семьи, в особенности — матери, играло решающую образ в формировании их душевных качеств.

Начальное образование Нильс получил в Гаммельхольмской грамматической школе, которую окончил в 1903. В школьные годы был заядлым футболистом; позднее увлекался катанием на лыжах и парусным спортом. Двадцати трех лет окончил Копенгагенский универ, где приобрел репутацию необыкновенно одаренного физика-исследователя. Его дипломный план, посвященный определению поверхностного натяжения воды по вибрациям водяной струи, был удостоен золотой медали Датской королевской академии наук. В 1908-11 Бор продолжил работу в университете, где выполнил весь строй важнейших исследований, в частности по классической электронной теории металлов, составившей основу его докторской диссертации.

Работа в Англии

Через три года вслед за тем окончания университета Бор приехал действовать в Англию. После года пребывания в Кембридже у Дж. Дж. Томсона Бор перебрался в Манчестер к Резерфорду, лаборатория которого в то время занимала лидирующее положение. Здесь ко времени появления Бора проходили эксперименты, которые привели Резерфорда к планетарной модели атома. Точнее, модель ещё находилась в стадии становления. Опыты по прохождению альфа-частиц сквозь листочки фольги привели Резерфорда к убеждению, что в центре атома находится маленькое заряженное ядро, в котором сосредоточена без малого вся масса атома, а кругом ядра располагаются значительно больше легкие электроны. Поскольку атом в целом электронейтрален, суммарный заряд всех электронов должен быть по модулю равным заряду ядра, но разниться от него знаком. Вывод о том, что заряд ядра должен быть кратен заряду электрона был важен, но оставалось ещё хоть отбавляй неясного. Так, были обнаружены «изотопы» — вещества с одинаковыми химическими свойствами, но с различным атомным весом.

Проблема атомного номера элементов. Закон смещения

Первым важным достижением Бора в лаборатории Резерфорда было то, что он понял: химические свойства определяются числом электронов в атоме, а, значит, зарядом ядра, а не его массой, и это и объясняет наличие изотопов. Поскольку альфа-частица — это ядро гелия, имеющее заряд +2, то при альфа-распаде, когда эта частица вылетает из ядра, «дочерний» ингредиент должен размещаться в таблице Менделеева на две клеточки левее «материнского», а при бета-распаде, когда из ядра вылетает электрон — на одну клеточку правее. Так был открыт «закон радиоактивных смещений». Но за этим открытием последовали и другие, значительно больше важные. Они касались самой модели атома.

Модель Резерфорда — Бора

Эту модель зачастую называют «планетарной» — в ней, аналогично тому как планеты вращается около Солнца, электроны движутся около ядра. Но эдакий атом не может быть устойчивым: под действием кулоновского притяжения ядра всякий электрон движется с ускорением, а ускоренно движущийся заряд, соответственно законам классической электродинамики, должен излучать электромагнитные волны, теряя при этом энергию. Количественный расчет показывает, что такая «радиационная неустойчивость» атома катастрофична: грубо за стомиллионную долю секунды все электроны должны были бы затерять энергию и рухнуть на ядро. Но в реальности ничего такого не происходит, и многие атомы целиком стабильны. Возникла задача, которая могла показаться неразрешимой. И она в действительности не могла быть разрешена без привлечения радикальных новых идей. Именно такие идеи и были выдвинуты Бором.

Он постулировал, что (вопреки законам механики и электродинамики) в атомах существуют такие орбиты, двигаясь по которым электроны не излучают. По Бору, орбита является стабильной, если миг количества движения находящегося на ней электрона кратен h / 2p, где h- постоянная Планка. Излучение же происходит только при переходе электрона с одной устойчивой орбиты на другую, и вся освобождающаяся при этом энергия уносится одним квантом излучения. Энергия такого кванта, равная произведению частоты n на h, в соответствии с законом сохранения энергии, равна разности начальной и конечной энергии электрона («Правило частот»). Таким образом, Бор предложил объединить модельные представления Резерфорда с идеей квантов, в первый раз высказанной Планком в 1900. Такое соединение в корне противоречило всем положениям и традициям классической теории. Но, в то же время, эта классическая доктрина не отвергалась полностью: электрон рассматривался как материальная точка, движущаяся по законам классической механики, но только из всех орбит «разрешенными» объявлялись только те, которые отвечают «условиям квантования».

Энергии электрона на таких орбитах получаются назад пропорциональными квадратам целых чисел — номеров орбит. Привлекая «правило частот», Бор пришел к выводу, что частоты излучения должны быть пропорциональны разности обратных квадратов целых чисел. Эта закономерность впрямь была уже установлена спектроскопистами, но не находила дотоле своего объяснения.

Бор объяснил не только спектр простейшего из атомов — водорода, но и гелия, в том числе, и ионизованного, показал, как учитывать воздействие содвижения ядра, предугадал структуру заполнения электронных оболочек, что позволило раскумекать физически природу периодичности химических свойств элементов — периодическую таблицу Менделеева. За эти работы Бор в 1922 был удостоен Нобелевской премии.

Институт Бора в Копенгагене

После окончания работ у Резерфорда Бор вернулся в Данию, где он в 1916 был приглашен профессором в вуз в Копенгагене. Через год он был избран членом Датского королевского общества (в 1939 он стал его президентом).

В 1920 Бор создает Институт теоретической физики и становится его директором. В знак признания его заслуг, городок предоставляет Бору для института исторический «Дом Пивовара». Этому институту суждено было сыграть выдающуюся образ в развитии квантовой физики. Несомненно, определяющее важность имели в этом месте исключительные личные качества его директора. Он непрерывно был окружен сотрудниками и учениками (грани между первыми и вторыми в реальности и не было), которые приезжали к Бору отовсюду. К его громадный интернациональной школе принадлежали Ф. Блох, О. Бор, В. Вайскопф, X. Казимир, О. Клейн, X. Крамерс, Л. Д. Ландау, К. Меллер, У. Нишика, А.Пайс, Л. Розенфельд, Дж. Уиллер и многие другие. «Дом Пивовара» стал центром притяжения для всех теоретиков. К Бору не раз приезжал В. Гейзенберг, как раз в ту пору, когда создавался «принцип неопределенности», там вел мучительные дискуссии с Бором Э. Шредингер, пытавшийся ограждать чисто-волновую точку зрения. Именно в институте Бора формировалось то, что определило качественно новое лик человеческий физики 20 века.

Модель Резерфорда-Бора была очевидным образом непоследовательна. В ней объединялись и положения классической теории, и то, что им прямо противоречило. Чтобы устранить эти противоречия, потребовался радикальный пересмотр многих основных положений теории. Здесь и прямые заслуги Бора, и образ его научного авторитета, да и нетрудно личного влияния были весьма велики. Именно Бор понял, что для создания физической картины процессов микромира нужен другой подход, нежели для «мира больших вещей» и он был одним из основных творцов этого подхода. Он ввел понятие о неконтролируемом воздействии измерительных процедур, о «дополнительных» величинах — таких, что чем точнее определяется одна из них, тем большая неопределенность оказывается у иной. С именем Бора связана вероятностная (так называемая копенгагенская) интерпретация квантовой теории и рассмотрение многих ее «парадоксов». Немалое роль имели тут дискуссии Бора с Эйнштейном, так и не примирившимся с вероятностным истолкованием квантовой механики. Для понимания закономерностей микромира и их соотношения с законами классической (т.е. неквантовой) физики немаловажное значимость имеет сформулированный Бором принцип соответствия.

Ядерная тематика

Бор, начав у Резерфорда с физики ядра, стабильно уделял ядерной тематике большое участливость. В 1936 он предложил теорию составного ядра, вскоре — капельную модель, которая сыграла заметную образ при исследовании проблемы деления ядер. Бор предсказал спонтанное деление ядер урана.

После фактического захвата Дании фашистами Бор тайно покинул родину и был доставлен в первую голову в Англию (при этом в самолете он немного не погиб), а далее в Америку, где сообща с сыном Оге работал для Манхэтеннского проекта в Лос-Аламосе. В послевоенные годы он огромное внимательность уделял проблеме контроля над ядерными вооружениями, мирного использования атома, обращался более того в посланиями к ООН, участвовал в создании Европейского центра ядерных исследований. Судя по тому, что он не отказался обсуждать с советским физиком некоторые стороны «атомного проекта», находил опасным монопольное владение атомным оружием.

Большое чуткость Бор уделял сопредельным с физикой вопросам, в том числе, биологии. Его неизменно занимали философские проблемы естествознания.

Нравственный и академический авторитет Бора был только высок. Любое, более того мимолетное общение с ним производило неизгладимое ощущение. Он говорил и писал так, что было видно: он напряженно ищет слова, которые бы предельно в аккурат и правдиво выражали чувства и мысли. Глубоко прав был В. Л. Гинзбург, назвавший Бора неповторимо деликатным и мудрым.

Бор был почетным членом больше 20 академий наук различных стран, лауреатом многих национальных и международных премий.

Так же читайте биографии известных людей:
Борден Боун Borden Boun

Американский философ и теолог-методист, основатель персонализма. читать далее

Борил Борил Boril Boril

Царь Болгарии, из династии Асеней — сын сестры царя Калояна. читать далее

Борис Гиршович Boris Girshovich

Архитектор, представитель поздней эклектики, модерна и неоклассицизма. читать далее

Борис Гусев Boris Gusev

Из наиболее ярких творческих работ можно назвать следующие : Вибрационная технология бетона (1991), К выбору определяющей системы уравнений.. читать далее

Ваши комментарии

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий