Niels Bohr je danski fizik in javna osebnost, eden od utemeljiteljev sodobne fizike. Bil je ustanovitelj in vodja Københavnskega inštituta za teoretično fiziko, ustanovitelj svetovne znanstvene šole in tudi tuji član Akademije znanosti ZSSR. Ta članek bo pregledal življenjsko zgodbo Nielsa Bohra in njegovih glavnih dosežkov.
Zasluge
Danski fizik Bohr Niels je ustanovil teorijo atoma, ki temelji na planetarnem modelu atoma, kvantnih konceptih in postulatih, ki jih je predlagal sam. Poleg tega se Bohr spominja po njegovem pomembnem delu o teoriji atomskega jedra, jedrskih reakcijah in kovinah. Bil je eden od udeležencev pri ustvarjanju kvantne mehanike. Poleg razvoja na področju fizike je Bohr lastnik številnih del o filozofiji in naravoslovju. Znanstvenik se je aktivno boril proti atomski grožnji. Leta 1922 je prejel Nobelovo nagrado.
otroštvo
Bodoči znanstvenik Niels Bohr se je rodil v Kopenhagnu 7. oktobra 1885. Njegov oče Christian je bil profesor fiziologije na lokalni univerzi, njegova mati Ellen pa je prihajala iz premožne judovske družine. Niels je imel mlajšega brata Haralda. Starši so se trudili, da bi otroštvo svojih sinov naredilo srečno in pestro. pozitivnovpliv družine, predvsem pa matere, je imel pomembno vlogo pri razvoju njihovih duhovnih lastnosti.
Izobraževanje
Bohr je osnovnošolsko izobrazbo pridobil na šoli Gammelholm. V šolskih letih je bil navdušen nad nogometom, kasneje pa s smučanjem in jadranjem. Pri triindvajsetih je Bohr diplomiral na univerzi v Kopenhagnu, kjer je veljal za izjemno nadarjenega raziskovalnega fizika. Za svoj diplomski projekt o določanju površinske napetosti vode z tresljaji vodnega curka je bil Niels nagrajen z zlato medaljo Kraljeve danske akademije znanosti. Nadobudni fizik Bor Niels je po izobrazbi ostal delati na univerzi. Tam je opravil številne pomembne študije. Eden od njih je bil posvečen klasični elektronski teoriji kovin in je bil osnova Bohrove doktorske disertacije.
Razmišljanje izven okvirja
Nekega dne je predsednika Kraljeve akademije Ernesta Rutherforda zaprosil za pomoč kolega z univerze v Kopenhagnu. Slednji je nameraval svojemu učencu dati najnižjo oceno, ko je menil, da si zasluži oceno "odlično". Obe strani v sporu sta se strinjali, da se bosta opirali na mnenje tretje osebe, nekega arbitra, ki je postal Rutherford. Glede na izpitno vprašanje je moral študent razložiti, kako je mogoče z barometrom določiti višino stavbe.
Študent je odgovoril, da morate za to na dolgo vrv privezati barometer, se z njim povzpeti na streho stavbe, jo spustiti na tla in izmeriti dolžino vrvi, ki se je spustila. Po eni strani je bil odgovorpopolnoma resnična in popolna, po drugi strani pa je imela malo skupnega s fiziko. Nato je Rutherford študentu predlagal, naj znova poskusi odgovoriti. Dal mu je šest minut in opozoril, naj odgovor ponazarja razumevanje fizikalnih zakonov. Pet minut pozneje, potem ko je od študenta slišal, da izbere najboljšo izmed več rešitev, ga je Rutherford prosil, naj odgovori pred rokom. Tokrat je študent predlagal, da se z barometrom povzpnejo na streho, ga vržejo dol, izmerijo čas padca in s posebno formulo ugotovijo višino. Ta odgovor je zadovoljil učitelja, vendar si z Rutherfordom nista mogla odreči užitka poslušanja preostalih učenčevih različic.
Naslednja metoda je temeljila na merjenju višine sence barometra in višine sence stavbe ter nato reševanju razmerja. Rutherfordu je bila ta možnost všeč, zato je študenta navdušeno prosil, naj poudari preostale metode. Nato mu je študent ponudil najpreprostejšo možnost. Barometer ste morali samo postaviti ob steno stavbe in narediti oznake, nato pa prešteti število oznak in jih pomnožiti z dolžino barometra. Študent je menil, da tako očitnega odgovora vsekakor ne gre spregledati.
Da ne bi veljal za šaljivca v očeh znanstvenikov, je študent predlagal najbolj izpopolnjeno možnost. Ko ste privezali vrvico na barometer, je dejal, da jo morate zasukati na dnu stavbe in na njeni strehi, tako da izmerite velikost gravitacije. Iz razlike med prejetimi podatki lahko po želji ugotovite višino. Poleg tega lahko z zamahom nihala na vrvici s strehe stavbe določimo višino iz obdobja precesije.
Končno študentponudil, da poišče upravnika stavbe in v zameno za čudovit barometer od njega ugotovi višino. Rutherford je vprašal, ali študent res ne pozna splošno sprejete rešitve problema. Ni skrival, kar je vedel, priznal pa je, da je sit vsiljevanja svojega načina razmišljanja s strani učiteljev študentom, v šoli in na fakulteti ter njihovega zavračanja nestandardnih rešitev. Kot ste verjetno uganili, je bil ta študent Niels Bohr.
Selitev v Anglijo
Po treh letih dela na univerzi se je Bohr preselil v Anglijo. Prvo leto je delal v Cambridgeu z Josephom Thomsonom, nato se je preselil k Ernestu Rutherfordu v Manchester. Rutherfordov laboratorij je takrat veljal za najbolj izjemnega. Pred kratkim so bili v njej izvedeni poskusi, ki so pripeljali do odkritja planetarnega modela atoma. Natančneje, model je bil takrat še v povojih.
Poskusi o prehodu alfa delcev skozi folijo so Rutherfordu omogočili, da je spoznal, da je v središču atoma majhno nabito jedro, ki predstavlja komaj celotno maso atoma, okoli njega pa se nahajajo lahki elektroni. to. Ker je atom električno nevtralen, mora biti vsota nabojev elektronov enaka modulu naboja jedra. Zaključek, da je naboj jedra večkratnik naboja elektrona, je bil osrednji v tej študiji, vendar je doslej ostal nejasen. Namesto tega so bili identificirani izotopi – snovi, ki imajo enake kemične lastnosti, vendar različne atomske mase.
Atomsko število elementov. Zakon premikov
Bohr je pri delu v Rutherfordovem laboratoriju spoznal, da so kemične lastnosti odvisne od številaelektronov v atomu, torej iz njegovega naboja, ne mase, kar pojasnjuje obstoj izotopov. To je bil prvi večji Bohrov dosežek v tem laboratoriju. Ker se delec alfa pritrdi na helijevo jedro z nabojem +2, je treba med alfa razpadom (delec odleti iz jedra) element »otroka« v periodnem sistemu postaviti dve celici levo od » mati", in med beta razpadom (elektron izleti iz jedra) - ena celica v desno. Tako je nastal "zakon radioaktivnih premikov". Nadalje je danski fizik naredil številna pomembnejša odkritja, ki so se nanašala na sam model atoma.
Rutherford-Bohr model
Ta model se imenuje tudi planetarni, ker se v njem elektroni vrtijo okoli jedra, tako kot planeti okoli Sonca. Ta model je imel številne težave. Dejstvo je, da je bil atom v njem katastrofalno nestabilen in je izgubil energijo v sto milijoninki sekunde. V resnici se to ni zgodilo. Problem, ki se je pojavil, se je zdel nerešljiv in je zahteval radikalno nov pristop. Tu se je izkazal danski fizik Bor Niels.
Bohr je predlagal, da v nasprotju z zakoni elektrodinamike in mehanike obstajajo orbite v atomih, ki se gibljejo po katerih elektroni ne sevajo. Orbita je stabilna, če je kotna količina elektrona, ki se nahaja na njej, enaka polovici Planckove konstante. Sevanje se pojavi, vendar le v trenutku prehoda elektrona iz ene orbite v drugo. Vso energijo, ki se v tem primeru sprosti, odnese kvant sevanja. Tak kvant ima energijo, ki je enaka produktu vrtilne frekvence in Planckove konstante oziroma razliki med začetno inkončna energija elektrona. Tako je Bohr združil Rutherfordovo delo in idejo kvantov, ki jo je leta 1900 predlagal Max Planck. Takšna zveza je bila v nasprotju z vsemi določili tradicionalne teorije, hkrati pa je ni popolnoma zavrnila. Elektron je veljal za materialno točko, ki se giblje po klasičnih zakonih mehanike, vendar so "dovoljene" le tiste orbite, ki izpolnjujejo "pogoje kvantizacije". V takih orbitah so energije elektrona obratno sorazmerne s kvadrati številk orbit.
Izpeljava iz "pravila pogostosti"
Na podlagi "pravila frekvenc" je Bohr ugotovil, da so frekvence sevanja sorazmerne z razliko med inverznimi kvadrati celih števil. Prej so ta vzorec ugotovili spektroskopisti, vendar niso našli teoretične razlage. Teorija Nielsa Bohra je omogočila razlago spektra ne le vodika (najpreprostejši atom), ampak tudi helija, vključno z ioniziranim. Znanstvenik je ponazoril vpliv gibanja jedra in napovedal, kako se napolnijo elektronske lupine, kar je omogočilo razkritje fizične narave periodičnosti elementov v sistemu Mendelejeva. Za ta razvoj je bil Bohr leta 1922 nagrajen z Nobelovo nagrado.
Bohr Institute
Po zaključku Rutherfordovega dela se je že priznani fizik Bohr Niels vrnil v domovino, kamor je bil leta 1916 povabljen kot profesor na univerzi v Kopenhagnu. Dve leti pozneje je postal član Kraljeve danske družbe (leta 1939 jo je vodil znanstvenik).
Leta 1920 je Bohr ustanovil Inštitut za teoretikofizike in postal njen vodja. Oblasti Kopenhagna so mu kot priznanje za zasluge fizika zagotovile zgradbo zgodovinske "Brewerjeve hiše" za inštitut. Inštitut je izpolnil vsa pričakovanja in odigral izjemno vlogo pri razvoju kvantne fizike. Omeniti velja, da so pri tem odločilno vlogo odigrale Bohrove osebne lastnosti. Obkrožil se je z nadarjenimi zaposlenimi in študenti, meje med katerimi so bile pogosto nevidne. Bohrov inštitut je bil mednaroden, ljudje so vanj poskušali pasti od vsepovsod. Med znane osebe Bohrove šole so: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler in mnogi drugi.
Nemški znanstvenik Werne Heisenberg je Bohra obiskal več kot enkrat. V času, ko je nastajal »princip negotovosti«, je Erwin Schrödinger, ki je bil zagovornik čisto valovitega stališča, razpravljal z Bohrom. Temelj kvalitativno nove fizike dvajsetega stoletja je nastal v nekdanji Brewerjevi hiši, v kateri je bil ena ključnih osebnosti Niels Bohr.
Model atoma, ki sta ga predlagala danski znanstvenik in njegov mentor Rutherford, je bil nedosleden. Združil je postulate klasične teorije in hipoteze, ki so ji očitno nasprotovale. Da bi odpravili ta protislovja, je bilo treba korenito revidirati glavne določbe teorije. Bohrove neposredne zasluge, njegova avtoriteta v znanstvenih krogih in preprosto osebni vpliv so igrali pomembno vlogo v tej smeri. Delo Nielsa Bohra je pokazalo, da za pridobitev fizične slike mikrosveta pristop, ki se uspešno uporablja za "svet velikih stvari", ni primeren, in je postaloeden od utemeljiteljev tega pristopa. Znanstvenik je predstavil koncepte, kot sta "nenadzorovan vpliv merilnih postopkov" in "dodatne količine".
kopenhagenska kvantna teorija
Verovatna (tudi köbenhavnska) interpretacija kvantne teorije, kot tudi preučevanje njenih številnih "paradoksov", je povezana z imenom danskega znanstvenika. Pomembno vlogo je pri tem odigrala Bohrova razprava z Albertom Einsteinom, ki mu Bohrova kvantna fizika v verjetnostni interpretaciji ni bila všeč. "Načelo korespondence", ki ga je oblikoval danski znanstvenik, je igralo pomembno vlogo pri razumevanju vzorcev mikrokozmosa in njihove interakcije s klasično (nekvantno) fiziko.
jedrska tema
Bohr je začel študirati jedrsko fiziko pri Rutherfordu in je veliko pozornosti posvetil jedrski tematiki. Leta 1936 je predlagal teorijo sestavljenega jedra, ki je kmalu povzročila model kapljice, ki je imel pomembno vlogo pri preučevanju jedrske cepitve. Bohr je zlasti napovedal spontano cepitev uranovih jeder.
Ko so nacisti zajeli Dansko, so znanstvenika na skrivaj odpeljali v Anglijo, nato pa v Ameriko, kjer je skupaj s sinom Ogejem delal na projektu Manhattan v Los Alamosu. V povojnih letih je Bohr veliko časa posvetil vprašanju nadzora nad jedrskim orožjem in miroljubni uporabi atomov. Sodeloval je pri oblikovanju centra za jedrske raziskave v Evropi in svoje ideje celo obračal na ZN. Glede na to, da Bohr ni zavrnil razprave o nekaterih vidikih "jedrskega projekta" s sovjetskimi fiziki, je menil, da je nevarenmonopolno posedovanje jedrskega orožja.
Druga področja znanja
Poleg tega so Nielsa Bohra, katerega biografija se bliža koncu, zanimala tudi vprašanja, povezana s fiziko, zlasti z biologijo. Zanimala ga je tudi filozofija naravoslovja.
Izjemni danski znanstvenik je umrl zaradi srčnega napada 18. oktobra 1962 v Kopenhagnu.
Sklep
Niels Bohr, čigar odkritja so zagotovo spremenila fiziko, je užival veliko znanstveno in moralno avtoriteto. Komunikacija z njim, tudi bežna, je na sogovornike naredila neizbrisen vtis. Bohrov govor in pisanje je pokazalo, da je skrbno izbiral besede, da bi svoje misli čim bolj natančno ponazoril. Ruski fizik Vitaly Ginzburg je Bohra označil za neverjetno občutljivega in modrega.
