Нильс Бор – дат физигі және қоғам қайраткері, қазіргі физиканың негізін салушылардың бірі. Ол Копенгаген теориялық физика институтының негізін қалаушы және жетекшісі, әлемдік ғылыми мектептің негізін қалаушы, сонымен қатар КСРО Ғылым академиясының шетелдік мүшесі болды. Бұл мақала Нильс Бордың өмір тарихы мен оның басты жетістіктерін қарастырады.
Еңбек
Даниялық физик Бор Нильс атомның планетарлық моделіне, өзі ұсынған кванттық тұжырымдамалар мен постулаттарға негізделген атом теориясының негізін қалады. Сонымен қатар, Бор атом ядросы, ядролық реакциялар және металдар теориясы бойынша маңызды жұмыстарымен есте қалды. Ол кванттық механиканы құруға қатысушылардың бірі болды. Физика саласындағы жаңалықтардан басқа, Бордың философия және жаратылыстану бойынша бірқатар еңбектері бар. Ғалым атомдық қауіпке қарсы белсенді күресті. 1922 жылы оған Нобель сыйлығы берілді.
Балалық
Болашақ ғалым Нильс Бор 1885 жылы 7 қазанда Копенгагенде дүниеге келген. Оның әкесі Кристиан жергілікті университетте физиология профессоры болған, ал анасы Эллен ауқатты еврей отбасынан шыққан. Нильстің Харальд есімді інісі болды. Ата-аналар ұлдарының балалық шағы бақытты, оқиғалы өтуге тырысты. оңОлардың рухани қасиеттерін дамытуда отбасының, әсіресе ананың ықпалы үлкен рөл атқарды.
Білім
Бор бастауыш білімін Гаммельхолм мектебінде алды. Мектепте оқып жүргенде ол футболға, кейіннен шаңғы мен желкенді спортқа әуес болды. Жиырма үш жасында Бор Копенгаген университетін бітірді, онда ол ерекше дарынды физик-зерттеуші ретінде қарастырылды. Су ағынының тербелісін пайдаланып судың беттік керілуін анықтауға арналған дипломдық жобасы үшін Нильс Дания Корольдік Ғылым Академиясының алтын медалімен марапатталды. Білім алғаннан кейін, ұмтылған физик Бор Нильс университетте жұмыс істеуге қалды. Онда ол бірқатар маңызды зерттеулер жүргізді. Олардың бірі металдардың классикалық электрондық теориясына арналды және Бордың докторлық диссертациясының негізі болды.
Қораптан тыс ойлау
Бір күні Корольдік академияның президенті Эрнест Рутерфордтан Копенгаген университетіндегі әріптесі көмек сұрайды. Соңғысы «өте жақсы» деген бағаға лайық деп ойлаған шәкіртіне ең төменгі баға қоюды көздеген. Даудың екі тарапы да үшінші тараптың, белгілі бір арбитрдің пікіріне сүйенуге келісті, ол Резерфорд болды. Емтихан сұрағына сәйкес студент ғимараттың биіктігін анықтау үшін барометрді қалай қолдануға болатынын түсіндіруі керек болды.
Оқушы ол үшін ұзын арқанға барометрді байлап, онымен ғимараттың төбесіне шығып, оны жерге түсіріп, төмен түскен арқанның ұзындығын өлшеу керек деп жауап берді. Бір жағынан жауап болдыабсолютті шынайы және толық, бірақ екінші жағынан оның физикамен ортақтығы шамалы. Содан кейін Рутерфорд студентке қайта жауап беруге тырысуды ұсынды. Ол оған алты минут уақыт берді және жауап физикалық заңдарды түсінуді көрсету керек екенін ескертті. Бес минуттан кейін студенттен бірнеше шешімнің ішінен ең жақсысын таңдап жатқанын естігеннен кейін, Резерфорд одан мерзімінен бұрын жауап беруін өтінді. Бұл жолы оқушы барометрмен төбеге шығып, оны лақтырып, құлау уақытын өлшеп, арнайы формула арқылы биіктікті анықтауды ұсынды. Бұл жауап мұғалімнің көңілінен шықты, бірақ ол Рутерфорд екеуі студенттің қалған нұсқаларын тыңдау ләззатынан бас тарта алмады.
Келесі әдіс барометрдің көлеңкесінің биіктігін және ғимарат көлеңкесінің биіктігін өлшеуге, содан кейін пропорцияны шешуге негізделген. Резерфордқа бұл нұсқа ұнады және ол студенттен қалған әдістерді бөлектеуді ынтамен сұрады. Содан кейін студент оған ең қарапайым нұсқаны ұсынды. Барометрді ғимараттың қабырғасына қойып, белгілер қою керек болды, содан кейін белгілердің санын санап, оларды барометрдің ұзындығына көбейту керек болды. Студент мұндай айқын жауапты міндетті түрде назардан тыс қалдыруға болмайды деп есептеді.
Ғалымдардың алдында әзілқой болып саналмас үшін студент ең күрделі нұсқаны ұсынды. Барометрге жіп байлап, оны ғимараттың түбінде және оның төбесінде ауырлық күшін өлшей отырып, тербелу керек деді. Алынған деректер арасындағы айырмашылықтан, егер қаласаңыз, сіз биіктікті біле аласыз. Сонымен қатар, ғимарат төбесіндегі жіпке маятникті сермеу арқылы биіктікті прецессия кезеңінен анықтауға болады.
Соңында студентғимараттың басқарушысын тауып, тамаша барометрдің орнына одан биіктікті білуді ұсынды. Резерфорд студент шынымен де мәселенің жалпы қабылданған шешімін білмей ме деп сұрады. Ол білгенін жасырмай, мұғалімдердің студенттерге, мектепте, колледжде өз ой-пікірін таңуынан, стандартты емес шешімдерден бас тартуынан жалыққанын мойындады. Сіз ойлағандай, бұл студент Нильс Бор болды.
Англияға көшу
Университетте үш жыл жұмыс істегеннен кейін Бор Англияға көшті. Бірінші жылы ол Джозеф Томсонмен Кембриджде жұмыс істеді, содан кейін Манчестердегі Эрнест Рутерфордқа көшті. Сол кездегі Резерфорд зертханасы ең көрнекті болып саналды. Жақында онда атомның планетарлық моделінің ашылуына негіз болған эксперименттер жүргізілді. Дәлірек айтқанда, модель ол кезде әлі бастапқы кезеңде болған.
Альфа-бөлшектердің фольга арқылы өтуі бойынша жүргізілген тәжірибелер Резерфордқа атомның ортасында шағын зарядталған ядро бар екенін, оның атомның барлық массасын әрең құрайтынын және айналасында жеңіл электрондар орналасқанын түсінуге мүмкіндік берді. ол. Атом электрлік бейтарап болғандықтан, электрондардың зарядтарының қосындысы ядро зарядының модуліне тең болуы керек. Ядроның заряды электрон зарядының еселі екендігі туралы қорытынды бұл зерттеуде орталық болды, бірақ әлі күнге дейін түсініксіз болып қалды. Оның орнына изотоптар анықталды – химиялық қасиеттері бірдей, бірақ атомдық массалары әртүрлі заттар.
Элементтердің атомдық саны. Ауысу заңы
Резерфорд зертханасында жұмыс істей отырып, Бор химиялық қасиеттердің санға байланысты екенін түсінді.атомдағы электрондар, яғни оның зарядынан, массасы емес, бұл изотоптардың болуын түсіндіреді. Бұл Бордың осы зертханадағы бірінші үлкен жетістігі болды. Альфа-бөлшегі +2 заряды бар гелий ядросына қосылатындықтан, альфа-ыдырау кезінде (бөлшек ядродан ұшып шығады), периодтық жүйедегі «бала» элементті «ден» солға екі ұяшыққа орналастыру керек. ана», ал бета-ыдырау кезінде (электрон ядродан ұшып шығады) - бір жасуша оңға қарай. «Радиоактивті ығысулар заңы» осылай қалыптасты. Одан әрі дат физигі атом моделіне қатысты маңыздырақ бірқатар жаңалықтар ашты.
Резерфорд-Бор үлгісі
Бұл модель планетарлық деп те аталады, өйткені онда электрондар Күнді айнала планеталар сияқты ядроның айналасында айналады. Бұл модельде бірқатар проблемалар болды. Өйткені, ондағы атом апатты түрде тұрақсыз болды және секундтың жүз миллионнан бір бөлігінде энергиясын жоғалтты. Шындығында бұл болған жоқ. Пайда болған мәселе шешілмейтін болып көрінді және түбегейлі жаңа көзқарасты талап етті. Дәл осы жерде дат физигі Бор Нильс өзін дәлелдеді.
Бор электродинамика мен механика заңдарына қайшы атомдарда электрондар сәуле шығармайтын орбиталар бар деп ұсынды. Орбитада орналасқан электронның бұрыштық импульсі Планк тұрақтысының жартысына тең болса, орбита тұрақты болады. Сәулелену пайда болады, бірақ электронның бір орбитадан екіншісіне ауысу сәтінде ғана. Бұл жағдайда бөлінетін барлық энергия радиациялық квантпен тасымалданады. Мұндай кванттың энергиясы айналу жиілігі мен Планк тұрақтысының көбейтіндісіне немесе бастапқы мен арасындағы айырмашылыққа тең болады.электронның соңғы энергиясы. Осылайша, Бор Резерфордтың жұмысын және 1900 жылы Макс Планк ұсынған кванттар идеясын біріктірді. Мұндай одақ дәстүрлі теорияның барлық ережелеріне қайшы келді және сонымен бірге оны толығымен жоққа шығарған жоқ. Электрон механиканың классикалық заңдары бойынша қозғалатын материалдық нүкте ретінде қарастырылды, бірақ тек «кванттау шарттарын» орындайтын орбиталар ғана «рұқсат етілген». Мұндай орбиталарда электронның энергиясы орбита сандарының квадраттарына кері пропорционал болады.
"Жиілік ережесінен" туынды
«Жиілік ережесіне» сүйене отырып, Бор сәулелену жиіліктері бүтін сандардың кері квадраттары арасындағы айырмашылыққа пропорционал деген қорытындыға келді. Бұрын бұл заңдылықты спектроскопистер анықтаған, бірақ теориялық түсініктеме таппаған. Нильс Бор теориясы сутегінің (атомдардың ең қарапайымы) ғана емес, сонымен қатар гелийдің, оның ішінде иондалғанның спектрін түсіндіруге мүмкіндік берді. Ғалым ядро қозғалысының әсерін суреттеп көрсетіп, электрон қабықшаларының қалай толтырылатынын болжаған, бұл Менделеев жүйесіндегі элементтердің периодтылығының физикалық табиғатын ашуға мүмкіндік берді. Осы жетістіктері үшін Бор 1922 жылы Нобель сыйлығымен марапатталды.
Бор институты
Резерфорд жұмысын аяқтағаннан кейін, бұрыннан танымал физик Бор Нильс отанына оралды, оны 1916 жылы Копенгаген университетінің профессоры ретінде шақырды. Екі жылдан кейін ол Дания Корольдік қоғамының мүшесі болды (1939 жылы оны ғалым басқарды).
1920 жылы Бор Теориялық Институтты құрдыфизика және оның көшбасшысы болды. Копенгаген билігі физиктің сіңірген еңбегін ескеріп, институтқа тарихи «Сыра қайнату үйінің» ғимаратын берді. Институт кванттық физиканың дамуында көрнекті рөл атқара отырып, барлық үміттерді ақтады. Бұл ретте Бордың жеке қасиеттері шешуші рөл атқарғанын атап өткен жөн. Ол өзін дарынды қызметкерлер мен студенттермен қоршап алды, олардың арасындағы шекаралар жиі көрінбейді. Бор институты халықаралық болды, адамдар оған барлық жерден түсуге тырысты. Бор мектебінің атақты адамдары: Ф. Блох, В. Вайсскопф, Х. Касимир, О. Бора, Л. Ландау, Дж. Уилер және тағы басқалар.
Неміс ғалымы Верн Гейзенберг Борға бірнеше рет келген. «Белгісіздік принципі» құрылып жатқан кезде, таза толқындық көзқарасты жақтаушы Эрвин Шредингер Бормен талқылады. Жиырмасыншы ғасырдың сапалы жаңа физикасының негізі бұрынғы Сыра қайнатушылар үйінде қалыптасты, оның негізгі тұлғаларының бірі Нильс Бор болды.
Даниялық ғалым мен оның тәлімгері Резерфорд ұсынған атом моделі сәйкес келмеді. Ол классикалық теорияның постулаттары мен оған анық қайшы келетін гипотезаларды біріктірді. Бұл қайшылықтарды жою үшін теорияның негізгі ережелерін түбегейлі қайта қарау қажет болды. Бұл бағытта Бордың тікелей еңбегі, оның ғылыми ортадағы беделі және жай ғана жеке ықпалы маңызды рөл атқарды. Нильс Бордың жұмысы микроәлемнің физикалық бейнесін алу үшін «үлкен дүниелер әлемі» үшін сәтті қолданылатын тәсіл жарамсыз екенін көрсетті және олосы көзқарастың негізін салушылардың бірі. Ғалым «өлшеу процедураларының бақыланбайтын әсері» және «қосымша шамалар» сияқты ұғымдарды енгізді.
Копенгаген кванттық теориясы
Кванттық теорияның ықтималдық (копенгагендік) түсіндірмесі, сондай-ақ оның көптеген «парадокстарын» зерттеу дат ғалымының есімімен байланысты. Мұнда маңызды рөлді Бордың Альберт Эйнштейнмен талқылауы ойнады, ол Бордың кванттық физикасын ықтималдық түсіндіруде ұнатпады. Даниялық ғалым тұжырымдаған «сәйкестік принципі» микроәлемнің заңдылықтарын және олардың классикалық (кванттық емес) физикамен әрекеттесуін түсінуде маңызды рөл атқарды.
Ядролық тақырып
Резерфорд тұсында ядролық физиканы зерттей бастаған Бор ядролық тақырыптарға көп көңіл бөлді. 1936 жылы ол құрама ядро теориясын ұсынды, ол көп ұзамай ядролардың бөлінуін зерттеуде маңызды рөл атқарған тамшы моделін тудырды. Атап айтқанда, Бор уран ядроларының өздігінен бөлінуін болжады.
Фашистер Данияны басып алған кезде, ғалым жасырын түрде Англияға, содан кейін Америкаға жеткізіліп, ұлы Огемен бірге Лос-Аламостағы Манхэттен жобасында жұмыс істеді. Соғыстан кейінгі жылдары Бор көп уақытын ядролық қаруды бақылау және атомдарды бейбіт мақсатта пайдалану мәселелеріне арнады. Ол Еуропада ядролық зерттеулер орталығын құруға атсалысып, тіпті өз идеяларын БҰҰ-ға бұрды. Бор кеңестік физиктермен «ядролық жобаның» кейбір аспектілерін талқылаудан бас тартпағанын негізге ала отырып, ол оны қауіпті деп санады.ядролық қаруды монополиялық иелену.
Білімнің басқа салалары
Сонымен қатар, өмірбаяны аяқталып келе жатқан Нильс Борды физикаға, атап айтқанда биологияға қатысты мәселелер де қызықтырды. Оны жаратылыстану философиясы да қызықтырды.
Көрнекті дат ғалымы 1962 жылы 18 қазанда Копенгагенде жүрек талмасынан қайтыс болды.
Қорытынды
Ашулары физиканы өзгерткен Ниельс Бор үлкен ғылыми және моральдық беделге ие болды. Онымен сөйлесу, тіпті өткінші болса да, әңгімелесушілерге ұмытылмас әсер қалдырды. Бордың сөзі мен жазуы оның ойларын барынша дәл көрсету үшін сөздерін мұқият таңдағанын көрсетті. Орыс физигі Виталий Гинзбург Борды керемет нәзік және дана деп атады.
