Danski fizičar Bor Niels: biografija, otkrića

Niels Bohr je danski fizičar i javni lik, jedan od osnivača fizike u modernom obliku. Bio je utemeljitelj i voditelj Kopenhaškog instituta za teorijsku fiziku, kreator svjetske znanstvene škole, a također i strani član Akademije znanosti SSSR-a. Ovaj članak će ispitati životnu priču o Nielsu Bohru i njegovim glavnim dostignućima.

zasluga

Danski fizičar Niels Bohr osnovao teoriju atoma, koja se temelji na planetarnom modelu atoma, kvantna počinak i osobno ponudio svoje postulate. Osim toga, Bohra se prisjetio važnog rada na teoriji atomske jezgre, nuklearnih reakcija i metala. Bio je jedan od sudionika u stvaranju kvantne mehanike. Osim rada na području fizike, Bohr ima niz radova na filozofiji i prirodoznanosti. Znanstvenik se aktivno borio s atomskom prijetnjom. Godine 1922. dobio je Nobelovu nagradu.

djetinjstvo

Budući znanstvenik Niels Bohr rođen je u Kopenhagenu 7. listopada 1885. godine. Njegov otac bio kršćanin profesor fiziologije na sveučilištu, a majka Ellen došao iz bogate židovske obitelji. Nils je imao mlađi brat Harald. Roditelji su djetinjstvo svojih sinova pokušavali sretno i bogato. Pozitivan utjecaj obitelji, a posebno majka, odigrala je ključnu ulogu u razvoju svojih duhovnih kvaliteta.

formacija

Primio je osnovno školovanje u školi Gammelholm. U školskim godinama volio je nogomet, a kasnije - skijanje i jedrenje. U dvadeset i tri godine Bohr je diplomirao na Sveučilištu u Kopenhagenu, u kojemu se smatra neuobičajeno talentiranim istraživačima. Za projekt diplome, posvećen određivanju površinske napetosti vode uz pomoć vodenih mlaznih vibracija, Niels je dobio zlatnu medalju s Kraljevske Danske Akademije znanosti. Nakon što je stekao obrazovanje, početni fizičar Bohr Niels ostao je na sveučilištu. Tamo je proveo nekoliko važnih studija. Jedna od njih bila je posvećena klasičnoj elektroničkoj teoriji metala i osnovala je Bohrin doktorsku disertaciju.

Nestandardno razmišljanje

Jednom predsjedniku Kraljevske akademije, Ernest Rutherford, zatražio pomoć od kolege sa Sveučilišta u Kopenhagenu. Potonji je namjeravao dati studentu najniži rezultat, a vjerovao je da zaslužuje da bude ocijenjen "izvrsnim". Obje strane u sporu pristale su se osloniti na mišljenje treće osobe, arbitra, koji je postao Rutherford. Prema ispitnim pitanjima, student je morao objasniti kako pomoću barometra može odrediti visinu zgrade.

Student je odgovorio da to treba vezati barometar za dugo uže da se popne s njim na krovu zgrade, spustiti ga na zemlju i izmjeriti duljinu užeta prošao dolje. S jedne strane, odgovor je bio apsolutno točan i potpuni, ali s druge strane imao je malo zajedničkog s fizikom. Tada je Rutherford predložio da učenik još jednom pokušava odgovoriti. Dao mu je šest minuta i upozorio da odgovor treba ilustrirati razumijevanje fizičkih zakona. Pet minuta kasnije, kada je čuo od učenika da je odabrao najbolje od nekoliko rješenja, Rutherford ga je zamolio da odgovori prije vremena. Ovaj put je student ponudio da se popne s barometra na krov, spusti ga, mjeri vrijeme pada i, pomoću posebne formule, otkrije visinu. Ovaj odgovor zadovoljio je učitelja, ali on i Rutherford nisu mogli uskratiti zadovoljstvo slušanja drugih verzija učenika.

Sljedeća metoda temelji se na mjerenju visine sjene barometra i visine sjene zgrade, uz naknadnu razlučivost proporcija. Ova je opcija zadovoljan Rutherfordom i oduševljeno je zamolio učenika da pokrije preostale načine. Tada mu je student ponudio najjednostavniji izbor. Potrebno je jednostavno primijeniti barometar na zid zgrade i napisati bilješke, a zatim brojati oznake i umnožiti ih duljinom barometra. Student je smatrao da takav očigledan odgovor ne može biti zanemaren.

Kako se ne bi vidio u očima znanstvenika kao jokera, student je ponudio najsofisticiraniju mogućnost. Nakon što je vezao niz barometra, rekao nam je, potrebno ga je zakrenuti u podnožju zgrade i na njegovom krovu, nakon što je izmjerio veličinu gravitacije. Iz razlike između primljenih podataka, po želji, možete saznati visinu. Osim toga, ljuljajući se njihalo na konac s krova, moguće je odrediti visinu razdoblja precesije.

Konačno, studenti su pitali kako bi pronašli upravitelja zgrade i u zamjenu za veliku barometar saznati njegovu visinu. Rutherford je pitao je li student stvarno ne zna opće prihvaćeno rješenje problema. On nije krio da je znao, ali je priznao da je on dosta s nastavnicima nameće svoj način razmišljanja odjela u školi i na fakultetu, i odbacivanje nestandardnih rješenja. Kao što ste mogli pogoditi, ovaj student bio je Niels Bohr.

Prijelaz u Englesku

Nakon tri godine rada na sveučilištu, Bor se preselio u Englesku. Prve godine radila je u Cambridgeu s Joseph Thomsonom, a zatim se preselila u Ernest Rutherford u Manchesteru. Tada je Rutherfordov laboratorij bio najznačajniji. Nedavno su u njemu provedene pokuse, što je dovelo do otkrića planetarnog modela atoma. Točnije, model je još bio u fazi formacije.

Pokusi na prolaz alfa čestica kroz foliju dopušteno Rutherford shvatiti da u središtu atoma je malo napunjena jezgra, koja čini gotovo cijelu masu atoma i elektrona su raspoređeni oko pluća. Budući da je atom električki neutralan, zbroj napona elektrona mora biti jednak modulu nuklearnog punjenja. Zaključak da je nuklearni naboj je višekratnik elektronskog naboja je središnji u ovoj studiji, ali do sada ostao nejasan. No otkriveni su izotopi - tvari koje imaju iste kemijske osobine, ali različite atomske mase.

Atomski broj elemenata. Zakon o raseljavanju

Rad u laboratoriju Rutherford, Bohr je shvatio da se kemijska svojstva ovise o broju elektrona u atomu, to jest, iz svoje naknade, a ne mase, što objašnjava postojanje izotopa. Ovo je bio prvi važan uspjeh Bohra u ovom laboratoriju. Budući da alfa čestice stavlja helij jezgru s zadužen +2 alfa propadanja (čestice se emitira iz jezgre) „kćer” elementa u periodičkom stavlja se na lijevo od dviju stanica nego „roditelj” i beta raspadanje (elektrona emitira od jezgre) - desno od jedne ćelije. Tako je formiran "zakon radioaktivnih pomaka". Tada je danski fizičar napravio niz važnijih otkrića koja su se odnosila na sam model atoma.

Model Rutherford-Bohra

Ovaj se model naziva i planetarno, jer se u njemu elektroni okreću oko jezgre baš kao i planeti oko Sunca. Takav model imao je niz problema. Činjenica je da je atom u njemu katastrofalno nestabilan i izgubio energiju stotinu milijunti dio sekunde. U stvarnosti, to se nije dogodilo. Čini se da je problem bio nerješiv i zahtijevao je radikalno novi pristup. Ovdje se pokazao danski fizičar Bor Niels.

Bohr je sugerirao da su, suprotno zakonima elektrodinamike i mehanike, orbite u atomima, krećući se duž kojih se elektrona ne zrače. Orbita je stabilna ako je kutni zamah elektrona smješten na njemu jednak polovici Planckove konstante. Zračenje se događa, ali samo u trenutku prijelaza elektrona iz jedne orbite u drugu. Sve energije koja se oslobađa odvaja se od kvantnog zračenja. Kao foton ima energiju jednak produkta rotacijske frekvencije Planckova konstanta, ili je razlika između početne i završne energijama elektrona. Dakle, Bohr je Rutherford kombinaciji vrijeme rada i ideju kvanta, koji je predložio Max Planck 1900. godine. Takvo ujedinjenje suprotstavilo se svim odredbama tradicionalne teorije, a istodobno nije odbila u potpunosti. Elektroni su smatrali materijalnom točkom koja se kreće prema klasičnim zakonima mehanike, ali samo oni orbiti koji ispunjavaju "uvjete kvantizacije" su "riješeni". Na takvim putevima, elektronske energije su obrnuto proporcionalne kvadranima orbitalnih brojeva.

Deriviranje iz "frekvencijskog pravila"

Oslanjajući se na "pravilo frekvencije", Bohr je zaključio da su frekvencije zračenja proporcionalne razlikama između inverznih kvadrata cijelih brojeva. Prije toga, ovaj uzorak je uspostavio spektroskopi, ali nije pronašao teorijsko objašnjenje. Niels Bohrova teorija omogućila je objašnjenje spektra ne samo vodika (najjednostavnijih atoma) nego i helija, uključujući i ioniziranu. Znanstvenik sodvizheniya ilustriraju utjecaj jezgre i predvidjeti kako ispunjen elektronski školjke koji je otkrio fizičke prirode periodičnosti periodnog sustava elemenata. Za ove razvojne događaje, Bohr je 1922. dobio Nobelovu nagradu.

Institut Bora

Po završetku rada na Rutherfordu već priznati fizičar Bo Nils vratio se u svoju domovinu, gdje je 1916. godine pozvao profesor na Sveučilištu u Kopenhagenu. Dvije godine kasnije postao je članom Kraljevskog danskog društva (1939., na čelu mu je znanstvenik).

Godine 1920. Bohr je osnovao Institut za teorijsku fiziku i postao njezin vođa. Vlasti Kopenhagena, u znak priznanja za postignuća fizičara, pružile su mu zgradu za Institut povijesne "Kuće Pivovara". Institut je ispunio sva očekivanja, igrajući izvanrednu ulogu u razvoju kvantne fizike. Valja istaknuti da su Bohrove osobine odigrale presudnu ulogu u tome. Okružio se s talentiranim suradnicima i studentima, granice između kojih su bile često nevidljive. Institut Bore bio je internacionalan, nastojao je pasti s bilo kojeg mjesta. Među poznatog starosjedioci Bohr školi su: F. Bloch, V. Weisskopf, H. Casimir, Aage Bohr, L. Landau, J. Wheeler i mnogi drugi ..

Bohru, njemački znanstvenik Verne Heisenberg nije došao jednom. U vrijeme kada je stvoren "princip nesigurnosti", Bohr je razgovarao o tome Erwin Schrodinger, koji je bio zagovornik čisto valovne točke gledišta. U bivšoj "Kuću Pivovara" formiran je temelj kvalitativno nove fizike dvadesetog stoljeća, od kojih je jedan bio ključni Niels Bohr.

atom je model predložili danski znanstvenik i njegov mentor Rutherford, nije bilo u skladu. Kombiniralo je postulate klasične teorije i hipoteze, koje su jasno proturječne njoj. Da bi se uklonile ove proturječnosti, bilo je potrebno radikalno revidirati glavne teze teorije. U tom smislu Bohrove izravne službe, njegov autoritet u znanstvenoj zajednici i njegov osobni utjecaj igrao je važnu ulogu. Rad Niels Bohr je pokazala da je za dobivanje fizičko slika mikrosvijetu nije pogodan pristup uspješno primjenjuje na „svijet velikih stvari”, a on je postao jedan od pionira ovog pristupa. Znanstvenik je uveo takve pojmove kao "nekontrolirani utjecaj mjernih postupaka" i "dodatnih vrijednosti".

Kvantna teorija iz Kopenhagena

Uz ime danskog znanstvenika, probabilistički (vjerojatan) Kopenhagen) kvantne teorije, kao i proučavanje njegovih mnogih "paradoksa". Važnu ulogu ovdje igra Bohrova rasprava s Albertom Einsteinom, koji nije volio kvantnu fiziku Bohra u probabilističkoj interpretaciji. „Korespondencija princip”, formulirao je danski znanstvenik, odigrao je važnu ulogu u razumijevanju zakone mikrosvijetu i njihovu interakciju s klasičnom (ne-kvantnoj) fizici.

Nuklearne teme

Počeo je studirati fiziku jezgre čak iu Rutherfordu, Bohr je obratio veliku pažnju na nuklearne teme. Predložio je 1936. godine teoriju složene jezgre koja je ubrzo potaknula model kapanja, koji je imao značajnu ulogu u istraživanju fisija jezgara. Konkretno, Bohr posjeduje predviđanje spontane fisije jezgara urana.

Kada su nacisti okupirali Dansku, znanstvenik potajno je doveo u Englesku, a zatim u Ameriku, gdje je, zajedno sa svojim sinom Aage radio na Manhetennskim projekta u Los Alamos. U poslijeratnim godinama, Bohr je proveo mnogo vremena na pitanjima kontrole nad nuklearnim oružjem i mirnim korištenjem atoma. Sudjelovao je u stvaranju Centra za nuklearnu istragu u Europi, a čak je i svoje ideje obrađivao UN. Na temelju činjenice da je Bohr je odbio razgovarati s sovjetski fizičari su određeni aspekti „nuklearnog projekta”, smatrao je opasan monopol atomskog oružja.

Ostala područja znanja

Osim toga, Niels Bohr, čija biografija završava, također je zainteresirana za pitanja vezana uz fiziku, osobito biologiju. Također je zainteresiran za filozofiju prirodnih znanosti.

Izvanredni danski znanstvenik umro je od srčanog udara 18. listopada 1962. u Kopenhagenu.

zaključak

Niels Bohr, čija otkrića, naravno, promijenila fiziku, imala je ogroman znanstveni i moralni autoritet. Komunikacija s njim, čak i kratkotrajna, učinila je neizbrisiv dojam na sugovornicima. Govorom i pismom Bohra bilo je očito da pažljivo odabire riječi kako bi ilustrirala svoje misli što je moguće točnije. Ruski fizičar Vitalij Ginzburg Bora nevjerojatno osjetljiva i mudra.