Niels Bohr dán fizikus és közéleti személyiség, a modern fizika egyik alapítója. Alapítója és vezetője volt a Koppenhágai Elméleti Fizikai Intézetnek, a tudományos világiskola megalapítója, valamint a Szovjetunió Tudományos Akadémia külföldi tagja. Ez a cikk áttekinti Niels Bohr élettörténetét és főbb eredményeit.
Érdemek
Bohr Niels dán fizikus megalapította az atom elméletét, amely az atom bolygómodelljén, a kvantumfogalmakon és az általa személyesen javasolt posztulátumokon alapul. Ezenkívül Bohrt az atommag, a nukleáris reakciók és a fémek elméletével kapcsolatos fontos munkáiról emlékeznek meg. A kvantummechanika megalkotásának egyik résztvevője volt. A fizika fejlesztései mellett Bohr számos filozófiai és természettudományi munkával rendelkezik. A tudós aktívan küzdött az atomfenyegetés ellen. 1922-ben Nobel-díjat kapott.
Gyermekkor
A jövő tudósa, Niels Bohr Koppenhágában született 1885. október 7-én. Apja, Christian egy helyi egyetem fiziológia professzora volt, anyja, Ellen pedig gazdag zsidó családból származott. Nielsnek volt egy öccse, Harald. A szülők igyekeztek boldoggá és mozgalmassá tenni fiaik gyermekkorát. pozitíva család, és különösen az anya befolyása nagy szerepet játszott lelki tulajdonságaik fejlődésében.
Oktatás
Bohr általános iskolai tanulmányait a Gammelholm Iskolában szerezte. Iskolai évei alatt szerette a focit, később pedig a síelést és a vitorlázást. Huszonhárom évesen Bohr a Koppenhágai Egyetemen szerzett diplomát, ahol rendkívül tehetséges kutatófizikusként tartották számon. Niels a víz felületi feszültségének vízsugár vibrációi segítségével történő meghatározásáról szóló diplomatervéért a Dán Királyi Tudományos Akadémia aranyérmet kapott. Miután megszerezte tanulmányait, a törekvő fizikus Bor Niels az egyetemen maradt. Ott számos fontos tanulmányt végzett. Az egyiket a fémek klasszikus elektronikai elméletének szentelték, és Bohr doktori disszertációjának alapját képezték.
A dobozon kívüli gondolkodás
Egy napon a Királyi Akadémia elnökétől, Ernest Rutherfordtól kért segítséget egy kollégája a Koppenhágai Egyetemről. Utóbbi a legalacsonyabb osztályzatot kívánta adni tanítványának, amikor úgy gondolta, hogy megérdemli a "kiváló" osztályzatot. A vitában részt vevő mindkét fél egyetértett abban, hogy egy harmadik fél, egy bizonyos választott bíró véleményére hagyatkozik, aki Rutherford lett. A vizsgakérdés szerint a hallgatónak el kellett magyaráznia, hogyan lehet barométerrel meghatározni egy épület magasságát.
A diák azt válaszolta, hogy ehhez egy barométert kell kötni egy hosszú kötélre, fel kell mászni vele az épület tetejére, le kell engedni a földre, és meg kell mérni a leereszkedett kötél hosszát. Egyrészt az volt a választeljesen igaz és teljes, de másrészt nem sok köze volt a fizikához. Aztán Rutherford azt javasolta a diáknak, hogy próbáljon újra válaszolni. Hat percet adott neki, és figyelmeztette, hogy a válasznak a fizikai törvények megértését kell szemléltetnie. Öt perccel később, miután a hallgatótól hallotta, hogy több megoldás közül a legjobbat választja, Rutherford megkérte, hogy a tervezett időpont előtt válaszoljon. A diák ezúttal azt javasolta, hogy menjenek fel a tetőre egy barométerrel, dobják le, mérjék meg az esés idejét, és egy speciális képlet segítségével állapítsák meg a magasságot. Ez a válasz kielégítette a tanárt, de ő és Rutherford nem tagadhatták meg maguktól, hogy meghallgatják a diák többi verzióját.
A következő módszer a barométer árnyékának és az épület árnyékának magasságának mérésén, majd az arány megoldásán alapult. Rutherfordnak tetszett ez a lehetőség, és lelkesen kérte a hallgatót, hogy emelje ki a fennmaradó módszereket. Aztán a diák felajánlotta neki a legegyszerűbb lehetőséget. Csak az épület falához kellett helyezni a barométert, meg kell jelölni, majd megszámolni a jelek számát és megszorozni a barométer hosszával. A diák úgy vélte, hogy egy ilyen nyilvánvaló választ semmiképpen sem szabad figyelmen kívül hagyni.
Annak érdekében, hogy a tudósok szemében ne tekintsék jokernek, a diák a legkifinomultabb lehetőséget javasolta. Miután egy madzagot kötött a barométerhez, azt mondta, az épület tövében és a tetején kell lendíteni a gravitáció nagyságát mérve. A kapott adatok különbségéből kívánság szerint megtudhatja a magasságot. Ezen túlmenően, ha az épület tetejéről egy zsinóron inga lenget, meg lehet határozni a magasságot a precessziós periódusból.
Végre egy diákfelajánlotta, hogy megkeresi az épület vezetőjét, és egy csodálatos barométerért cserébe megtudja tőle a magasságot. Rutherford megkérdezte, hogy a diák valóban nem tudja-e a probléma általánosan elfogadott megoldását. Nem titkolta, amit tudott, de bevallotta, elege van abból, hogy a tanárok az iskolában és a főiskolán ráerőltetik gondolkodásmódját a diákokra, és elutasítják a nem szabványos megoldásokat. Ahogy valószínűleg sejtette, ez a diák Niels Bohr volt.
Költözés Angliába
Három év egyetemi munka után Bohr Angliába költözött. Az első évben Cambridge-ben dolgozott Joseph Thomsonnal, majd Ernest Rutherfordhoz költözött Manchesterbe. Rutherford laboratóriuma akkoriban a legkiemelkedőbbnek számított. A közelmúltban olyan kísérleteket végeztek benne, amelyek az atom bolygómodelljének felfedezéséhez vezettek. Pontosabban, a modell akkor még gyerekcipőben járt.
Az alfa-részecskék fólián való áthaladásával kapcsolatos kísérletek lehetővé tették Rutherford számára, hogy rájöjjön, hogy az atom közepén egy kis töltött atommag található, amely alig teszi ki az atom teljes tömegét, és a könnyű elektronok kb. azt. Mivel az atom elektromosan semleges, az elektronok töltéseinek összegének meg kell egyeznie az atommag töltési modulusával. Az a következtetés, hogy az atommag töltése többszöröse az elektron töltésének, központi szerepet játszott ebben a tanulmányban, de ez idáig tisztázatlan maradt. Ehelyett izotópokat azonosítottak – olyan anyagokat, amelyek azonos kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, de eltérő atomtömegűek.
Elemek atomszáma. Az eltolás törvénye
Rutherford laboratóriumában dolgozva Bohr rájött, hogy a kémiai tulajdonságok a számtól függenekelektronok az atomban, vagyis a töltésétől, nem a tömegétől, ami megmagyarázza az izotópok létezését. Ez volt Bohr első jelentős eredménye ebben a laboratóriumban. Mivel az alfa-részecske egy +2-es töltésű héliummaghoz kapcsolódik, az alfa-bomlás során (a részecske kirepül a magból), a periódusos rendszerben a „gyermek” elemet két cellával balra kell helyezni, mint a „ anya”, és a béta-bomlás során (az elektron kirepül az atommagból) - egy sejt jobbra. Így alakult ki a „radioaktív elmozdulások törvénye”. Ezenkívül a dán fizikus számos fontosabb felfedezést tett, amelyek az atommodellre vonatkoztak.
Rutherford-Bohr modell
Ezt a modellt planetárisnak is nevezik, mert benne az elektronok az atommag körül keringenek, akárcsak a Nap körüli bolygók. Ennek a modellnek számos problémája volt. A tény az, hogy a benne lévő atom katasztrofálisan instabil volt, és a másodperc százmilliomodrésze alatt elvesztette az energiáját. A valóságban ez nem történt meg. A felmerülő probléma megoldhatatlannak tűnt, és gyökeresen új megközelítést igényelt. Itt bizonyult Bor Niels dán fizikus.
Bohr azt javasolta, hogy az elektrodinamika és a mechanika törvényeivel ellentétben az atomokban vannak olyan pályák, amelyek mentén az elektronok nem sugároznak ki. Egy pálya akkor stabil, ha a rajta elhelyezkedő elektron impulzusimpulzusa megegyezik a Planck-állandó felével. Sugárzás történik, de csak az elektron egyik pályáról a másikra való átmenetének pillanatában. Az ebben az esetben felszabaduló összes energiát a sugárzási kvantum elviszi. Egy ilyen kvantum energiája megegyezik a forgási frekvencia és a Planck-állandó szorzatával, vagy a kezdeti ésaz elektron végső energiája. Így Bohr egyesítette Rutherford munkáját és a kvantum ötletét, amelyet Max Planck javasolt 1900-ban. Egy ilyen unió ellentmondott a hagyományos elmélet minden rendelkezésének, ugyanakkor nem utasította el teljesen. Az elektront anyagi pontnak tekintették, amely a mechanika klasszikus törvényei szerint mozog, de csak azok a pályák "engedélyezettek", amelyek teljesítik a "kvantálási feltételeket". Az ilyen pályákon az elektronok energiái fordítottan arányosak a pályaszámok négyzetével.
A „frekvenciaszabály” származéka
A "frekvenciák szabálya" alapján Bohr arra a következtetésre jutott, hogy a sugárzás frekvenciája arányos az egész számok inverz négyzete közötti különbséggel. Korábban ezt a mintát spektroszkópusok állapították meg, de nem találtak elméleti magyarázatot. Niels Bohr elmélete lehetővé tette nemcsak a hidrogén (a legegyszerűbb atom), hanem a hélium spektrumának megmagyarázását, beleértve az ionizáltat is. A tudós szemléltette az atommag mozgásának hatását, és megjósolta az elektronhéjak kitöltését, ami lehetővé tette a Mengyelejev-rendszer elemeinek periodicitásának fizikai természetének feltárását. Ezekért a fejlesztésekért Bohr 1922-ben Nobel-díjat kapott.
Bohr Intézet
Rutherford munkájának befejezése után a már elismert fizikus, Bohr Niels visszatért hazájába, ahová 1916-ban meghívták professzornak a Koppenhágai Egyetemre. Két évvel később a Dán Királyi Társaság tagja lett (1939-ben a tudós vezette).
1920-ban Bohr megalapította az Elméleti Intézetetfizika és annak vezetője lett. A koppenhágai hatóságok a fizikus érdemei elismeréseként az intézet számára biztosították számára a történelmi „Sörgyár” épületét. Az Intézet minden elvárásnak megfelelt, kiemelkedő szerepet játszott a kvantumfizika fejlesztésében. Érdemes megjegyezni, hogy ebben Bohr személyes tulajdonságai döntő szerepet játszottak. Tehetséges alkalmazottakkal és diákokkal vette körül magát, akik között gyakran láthatatlanok voltak a határok. A Bohr Intézet nemzetközi volt, mindenhonnan megpróbáltak beesni. A Bohr iskola híres emberei közé tartozik: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler és még sokan mások.
A német tudós, Werne Heisenberg nem egyszer járt Bohrban. A „bizonytalansági elv” megalkotásakor Erwin Schrödinger, aki a tisztán hullámszempont híve volt, tárgy alt Bohrral. A huszadik század minőségileg új fizikájának alapja az egykori Brewer's House-ban alakult ki, amelynek egyik kulcsfigurája Niels Bohr volt.
A dán tudós és mentora, Rutherford által javasolt atommodell következetlen volt. Egyesítette a klasszikus elmélet posztulátumait és a vele egyértelműen ellentmondó hipotéziseket. Ezen ellentmondások kiküszöbölése érdekében az elmélet főbb rendelkezéseit radikálisan felül kellett vizsgálni. Ebben az irányban fontos szerepet játszottak Bohr közvetlen érdemei, tudományos körökben betöltött tekintélye és egyszerűen személyes befolyása. Niels Bohr munkája megmutatta, hogy a mikrovilág fizikai képének megszerzésére a „nagy dolgok világára” sikeresen alkalmazott megközelítés nem alkalmas, így az lett.ennek a szemléletnek az egyik megalapítója. A tudós olyan fogalmakat vezetett be, mint "mérési eljárások ellenőrizetlen hatása" és "további mennyiségek".
Koppenhágai kvantumelmélet
A kvantumelmélet valószínűségi (más néven koppenhágai) értelmezése, valamint számos „paradoxonának” vizsgálata a dán tudós nevéhez fűződik. Itt fontos szerepet játszott Bohr Albert Einsteinnel folytatott vitája, aki nem szerette Bohr kvantumfizikáját valószínűségi értelmezésben. A dán tudós által megfogalmazott „megfelelőségi elv” fontos szerepet játszott a mikrokozmosz mintázatainak és a klasszikus (nem kvantum) fizikával való kölcsönhatásuk megértésében.
Nuclear téma
A nukleáris fizikát Rutherford alatt tanulni kezdett, Bohr nagy figyelmet szentelt a nukleáris témáknak. 1936-ban javasolta az összetett mag elméletét, amiből hamarosan megszületett a cseppmodell, amely jelentős szerepet játszott a maghasadás vizsgálatában. Bohr különösen az uránmagok spontán hasadását jósolta.
Amikor a nácik elfogl alták Dániát, a tudóst titokban Angliába, majd Amerikába vitték, ahol fiával, Oge-val együtt a Manhattan Projecten dolgozott Los Alamosban. A háború utáni években Bohr sok időt szentelt a nukleáris fegyverek ellenőrzésének és az atomok békés felhasználásának kérdéseinek. Részt vett az európai nukleáris kutatási központ létrehozásában, sőt elképzeléseit az ENSZ felé is fordította. Abból a tényből kiindulva, hogy Bohr nem utasította el, hogy a szovjet fizikusokkal megvitassa az "atomprojekt" bizonyos vonatkozásait, veszélyesnek tartotta azt.nukleáris fegyverek monopóliumbirtoklása.
Egyéb tudásterületek
Ezenkívül Niels Bohrt, akinek életrajza a végéhez közeledik, a fizikával, különösen a biológiával kapcsolatos kérdések is érdekelték. A természettudomány filozófiája is érdekelte.
Egy kiváló dán tudós megh alt szívrohamban 1962. október 18-án Koppenhágában.
Következtetés
Niels Bohr, akinek felfedezései minden bizonnyal megváltoztatták a fizikát, nagy tudományos és erkölcsi tekintélynek örvendett. A vele folytatott kommunikáció, még ha futólag is, kitörölhetetlen benyomást tett a beszélgetőpartnerekre. Bohr beszéde és írása azt mutatta, hogy gondosan válogatta meg szavait, hogy gondolatait a lehető legpontosabban illusztrálja. Vitalij Ginzburg orosz fizikus hihetetlenül finomnak és bölcsnek nevezte Bohrt.
