Tanskalainen fyysikko Bor Niels: elämäkerta, löytöretki

Niels Bohr on tanskalainen fyysikko ja julkinen henkilö, joka on yksi nykyajan fysiikan perustajista. Hän oli Kööpenhaminan teoreettisen fysiikan instituutin perustaja ja johtaja, maailman tieteellisen koulun luoja ja myös Neuvostoliiton tiedeakatemian ulkomainen jäsen. Tässä artikkelissa tarkastellaan Niels Bohrin ja hänen tärkeimpien saavutustensa elämää.

ansio

Tanskalainen fyysikko Bohr Nils perusti atomin teorian, joka perustuu atomien planeettamalliin, kvanttipiirteisiin ja niihin henkilökohtaisesti tarjottuihin postulaatteihin. Lisäksi Bohrin muistettiin tärkeitä teoksia atomiydin, ydinreaktioiden ja metallien teorian suhteen. Hän oli yksi kvanttimekaniikan luomisen osanottajista. Fysiikan alalla työskentelevän lisäksi Bohrilla on useita filosofian ja luonnontieteiden teoksia. Tutkija kamppaili aktiivisesti atomin uhalla. Vuonna 1922 hänet sai Nobelin palkinnon.

lapsuus

Tuleva tutkija Niels Bohr syntyi Kööpenhaminassa 7. lokakuuta 1885. Hänen isänsä Christian oli fysiologian professori paikallisessa yliopistossa, ja Ellenin äiti tuli rikkaasta juutalaisesta perheestä. Nilsillä oli nuorempi veli Harald. Vanhemmat yrittivät tehdä poikiensa lapsuuden onnelliseksi ja rikkaaksi. Perheen ja erityisesti äidin positiivisella vaikutuksella oli keskeinen rooli hengellisten ominaisuuksiensa kehityksessä.

muodostus

Peruskoulu Bohr sai Gammelholmin koulussa. Kouluvuosina hän oli kiinnostunut jalkapallosta ja myöhemmin - hiihto ja purjehdus. Kaksikymmentäkolme, Bohr tuli valmistunut Kööpenhaminan yliopistosta, jossa hänet pidettiin epätavallisen lahjakkaana tutkijafysiikka. Nielsille myönnettiin kuninkaallisen Tanskan akatemian kultamitalin tutkintotodisteen, jonka tarkoituksena oli määrittää veden pintajännitys vesisuihkun värähtelyillä. Koulutuksen jälkeen alussa fyysikko Bohr Niels pysyi yliopistossa. Siellä hän teki useita tärkeitä tutkimuksia. Yksi niistä oli klassisen elektronisen metalliteorian omistuksessa ja muodosti Bohrin väitöskirjan pohjan.

Epätyypillinen ajattelu

Eräänä päivänä kuninkaallisen akatemian puheenjohtaja Ernest Rutherford pyysi apua Kööpenhaminan yliopiston kollegalta. Jälkimmäisen tarkoituksena oli antaa opiskelijalle alhaisin pisteet, mutta hän uskoi, että hän ansaitsi luokitella "erinomaiseksi". Molemmat asianosaiset sopivat luottavansa kolmannen osapuolen, välimiehen, Rutherfordista. Tenttikysymysten mukaan opiskelijan oli selitettävä, kuinka barometrin avulla voidaan määrittää rakennuksen korkeus.

Opiskelija vastasi, että tämän vuoksi sinun on kiinnitettävä barometri pitkäksi köydeksi, kiipeä rakennuksen kattoon, laske se maahan ja mitata köyden pituus, joka laski. Toisaalta vastaus oli täysin oikea ja täydellinen, mutta toisaalta sillä oli vähän yhteistä fysiikkaan. Sitten Rutherford ehdotti, että opiskelija yrittää jälleen vastata. Hän antoi hänelle kuusi minuuttia ja varoitti, että vastauksen pitäisi kuvata fyysisten lakien ymmärtämistä. Viisi minuuttia myöhemmin, kun hän kuuli opiskelijalta, että hän valitsi parhaan joukon useista ratkaisuista, Rutherford pyysi häntä vastaamaan aikataulustaan. Tällä hetkellä opiskelija tarjoutui kiipeämään barometrista kattoon, pudottamaan sen, mitattamaan laskuajan ja selvittämään korkeuden käyttämällä erityistä kaavaa. Tämä vastaus täytti opettajan, mutta hän ja Rutherford eivät voineet kieltää itsensä iloa kuuntelemasta oppilaan muita versioita.

Seuraavaksi menetelmä perustui barometrin varjon korkeuden ja rakennuksen varjoon korkeuden mittaamiseen ja sen jälkeen osuuden erottaminen. Rutherford halusi tämän vaihtoehdon, ja hän innostui pyysi oppilasta kattamaan jäljellä olevat tavat. Sitten hän tarjosi hänelle yksinkertaisin vaihtoehto. Rakennuksen seinään oli tarvetta yksinkertaisesti soveltaa barometriä ja tehdä muistiinpanoja, laskea sitten merkkien määrä ja moninkertaistaa ne barometrin pituudella. Opiskelija uskoi, että tällaista ilmeistä vastausta ei voida sivuuttaa.

Jotta kukaan ei näe tutkijoiden silmissä jokerina, hän tarjosi hienostuneimman vaihtoehdon. Kun hän oli sidonnut barometriin, hän kertoi meille, että on tarpeen kiertää sitä rakennuksen pohjalla ja sen katolla, mitaten painovoiman suuruus. Jos haluat halutessasi vastaanotetun datan erosta, voit selvittää korkeuden. Lisäksi heilurin heiluttaminen johtoon rakennuksen katosta, voit määrittää precession ajan korkeuden.

Lopuksi opiskelija tarjosi löytää rakennuksen johtaja ja vastineeksi ihanaa barometriä saadakseen hänestä korkeuden. Rutherford kysyi, ei todellakaan tiedä yleisesti hyväksyttyä ratkaisua ongelmaan. Hän ei piilonut sitä, mitä hän tiesi, mutta myönsi, että hän oli tyytymätön opettajien ajattelutapojen asettamiseen seurakunnille, kouluille ja korkeakouluille sekä epätyypillisten ratkaisujen hylkäämisestä. Kuten olette arvottaneet, tämä opiskelija oli Niels Bohr.

Liikkuminen Englantiin

Yliopistossa työskentelevän kolmen vuoden ajan Bor muutti Englantiin. Ensimmäinen vuosi hän työskenteli Cambridgeissa Joseph Thomsonissa, sitten muutti Ernest Rutherfordiin Manchesterissa. Tuolloin Rutherfordin laboratorio katsottiin parhaimmaksi. Viime kerralla tehtiin kokeita, jotka johtivat atomin planeettamallin löytämiseen. Tarkemmin sanottuna malli oli vielä tulossa.

Alfa-hiukkasten läpi kulkevan kalvon läpi tapahtuvat kokeet antoivat Rutherfordin ymmärtävän, että atomin keskellä on pieni ladattu ydin, johon tuskin koko atomin massa ja sen ympärillä on valoelektroneja. Koska atomi on sähköisesti neutraali, elektronien latausten summan on oltava yhtä suuri kuin ydinmoduuli. Päätelmä siitä, että ydinmäärä on elektronimaksun moninkertainen määrä, oli keskeinen tässä tutkimuksessa, mutta toistaiseksi se ei ole vielä selvillä. Mutta isotoopit löydettiin - aineita, joilla on samat kemialliset ominaisuudet mutta erilaiset atomimassat.

Elementtien atomimäärä. Siirtymälaki

Rohrfordin laboratoriossa Bohr ymmärsi, että kemialliset ominaisuudet riippuvat atomin elektronien määrästä eli maksun sijaan massasta, mikä selittää isotooppien olemassaolon. Tämä oli ensimmäinen tärkeä saavutus Bohrissa tässä laboratoriossa. Koska alfa-hiukkanen on heliumyhdistelmä, jonka varaus on +2, ja alfa-hajoaminen (ytimestä päästetty partikkeli), jaksollisen taulukon "tytär" -elementti olisi sijoitettava kahden solun vasemmalle puolelle kuin "äidille" ja beta-hajoamisessa (elektron taipuu ulos Ytimestä) yhden solun oikealle puolelle. Niinpä muodostettiin "radioaktiivisten siirtymien laki". Sitten tanskalainen fyysikko teki joukon tärkeämpiä löytöjä, jotka koskivat atomin mallia.

Rutherford-Bohrin malli

Tätä mallia kutsutaan myös planetaariseksi, koska siinä elektronit pyörivät ytimen ympärillä aivan kuten auringon ympärillä olevat planeetat. Tällaisella mallilla oli useita ongelmia. Tosiasia on, että siinä oleva atomi oli katastrofaalisesti epävakaa ja menetti energiaa sadan miljoonasosan sekunnin. Todellisuudessa tämä ei tapahtunut. Ongelma näytti olevan ratkaisematon ja vaatii radikaalisti uuden lähestymistavan. Tässä tanskalainen fyysikko Bor Niels näytti itsensä.

Bohr ehdotti, että päinvastoin kuin sähködynamiikan ja mekaniikan lait, on orbit atomien, liikkuu pitkin, jossa elektronit eivät säteile. Kiertorata on vakaa, jos siihen sijoitetun elektronin kulma-momentti on puolet Planck-vakioista. Säteily tapahtuu, mutta vain elektronin siirtymisen hetkellä yhdestä kiertoradasta toiseen. Kaikki vapautunut energia kuljetetaan säteilyn kvantti. Tällaisella kvanttilla on energia, joka on yhtä suuri kuin Planckin vakion pyörimisnopeuden tuote tai erotus alkuperäisen ja lopullisen elektronin energian välillä. Siten Bohr yhdisti Rutherfordin saavutukset ja Maxan Planckin vuonna 1900 ehdottaman kvanttaan. Tällainen yhdistyminen rikkoi kaikkia perinteisen teorian säännöksiä ja samalla ei hylännyt sitä kokonaan. Elektronia pidettiin materiaalipisteeksi, joka liikkuu mekaniikan klassisten laitosten mukaan, mutta vain sellaiset kiertorat, jotka täyttävät "kvantisointiolosuhteet", ovat "ratkaistut". Tällaisilla kierroksilla elektronitavat ovat kääntäen verrannollisia kiertoradojen neliöihin.

Johdanto "taajuussäännöstä"

Bohr totesi "taajuussäännön" perusteella, että säteilyn taajuudet ovat verrannollisia kokonaislukujen käänteisten neliöiden väliseen eroon. Aikaisemmin tämä malli on perustanut spektroskoopit, mutta ei löytänyt teoreettista selitystä. Niels Bohrin teoria mahdollisti sen, että ei ainoastaan vety (yksinkertaisin atomien) spektri, vaan myös helium, myös ionisoitunut. Tutkija kuvasi ydinsiirron vaikutusta ja ennusti kuinka sähköiset kuoret täyttyvät, mikä mahdollisti Mendelejevin järjestelmän elementtien jaksollisuuden fyysisen luonteen . Näistä kehityksestä vuonna 1922 Bohr sai Nobelin palkinnon.

Bora-instituutti

Rutherfordin töiden päätyttyä jo tunnustettu fyysikko Bo Nils palasi kotimaahansa, jossa hänet kutsuttiin vuonna 1916 Kööpenhaminan yliopiston professoriksi. Kaksi vuotta myöhemmin hänestä tuli Tanskan kuninkaallisen seuran jäsen (vuonna 1939, tutkija johdatti häntä).

Vuonna 1920 Bohr perusti Teoreettisen fysiikan instituutin ja tuli sen johtajaksi. Kööpenhaminan viranomaiset antoivat fyysikon saavutuksia kunnioittaen historiallisen "Pivovar-talon" rakentamisen instituutille. Instituutti vastasi kaikkiin odotuksiin, joilla oli merkittävä rooli kvanttifysiikan kehityksessä. On syytä huomata, että tässä määrittelevät ominaisuudet olivat Bohrin henkilökohtaiset ominaisuudet. Hän ympäröi itsensä lahjakkailla yhteistyökumppaneilla ja opiskelijoilla, joiden väliset rajat olivat usein näkymättömiä. Bora-instituutti oli kansainvälinen, ja se pyrki kaatamaan kaikkialta. Bohrin koulujen tunnetuista syntyperäistä voidaan tunnistaa: F. Bloch, V. Weisskopf, H. Casimir, O. Bohr, L. Landau, J. Wheeler ja monet muut.

Bohrille saksalainen tutkija Verne Heisenberg ei tullut kerran. Aikana, jolloin "epävarmuuden periaate" luotiin, Erwin Schrödinger, joka oli puhtaasti aallon näkökulmasta kannattava , keskusteli Bohrin kanssa. Entisessä "Pivovar-talossa" muodostettiin laadukkaan uuden fysiikan perustuslaitos, jonka yksi avainhahmo oli Niels Bohr.

Atomin malli, jota Tanskan tutkija ja hänen mentori Rutherford ehdotti, oli epäjohdonmukainen. Se yhdisti klassisen teorian ja hypoteesin oletukset, jotka ilmeisesti ovat ristiriidassa sen kanssa. Näiden ristiriitojen poistamiseksi oli tarpeen muuttaa perusteellisesti teorian pääteoriaa. Tässä suun- nassa Bohrin suorat palvelut, hänen tieteellisen yhteisössään ja hänen henkilökohtainen vaikutusvaltaansa olivat tärkeä rooli. Niels Bohrin teokset osoittivat, että fyysisen kuvan hankkimisesta mikroverkosta ei ole sopivaa lähestymistapaa, jota käytetään menestyksekkäästi "isojen asioiden maailmaan", ja hänestä tuli yksi tämän lähestymistavan perustajista. Tutkija otti käyttöön käsitteitä "mittausmenetelmien hallitsematon vaikutus" ja "lisäarvot".

Kööpenhaminan kvanttiteoria

Tanskan tiedemiehen nimi liittyy kvanttitekniikan probabilistiseen (myös Kööpenhaminan) tulkintaan sekä lukuisten "paradoksaalien" tutkimukseen. Tärkeä rooli tässä oli Bohrin keskustelu Albert Einsteinin kanssa, joka ei pitänyt Bohrin kvanttifysiikan todennäköisyysmallissa. Tanskan tiedemiehen laatimassa "kirjeenvaihtoperiaatteella" oli tärkeä merkitys mikroverkon lakien ymmärtämisessä ja niiden vuorovaikutuksessa klassisen (ei-kvanttisen) fysiikan kanssa.

Ydinaiheiset aiheet

Bohr alkoi opiskella ydinfysiikkaa jopa Rutherfordissa, mutta kiinnitti paljon huomiota ydinalan aiheisiin. Hän ehdotti vuonna 1936 teoreettia yhdysydämestä, joka pian pureskeli tippumallin, jolla oli merkittävä rooli ydinfission tutkimuksessa . Erityisesti Bohrilla on ennuste uraaniytimien spontaanisesta fissiosta.

Kun fasistit vangitsivat Tanskan, tiedemies vietiin salaa Englantiin ja sitten Amerikkaan, missä hän työskenteli poikansa Ogen kanssa Los Alamosin Manhattan-projektilla. Bohr käytti sodanjälkeisen sodan aikana paljon aikaa ydinaseiden hallitsemiseen ja atomien rauhanomaiseen käyttöön. Hän osallistui ydintutkimuskeskuksen perustamiseen Euroopassa ja jopa käsitteli ajatuksiaan YK: lle. Siitä, että Bohr ei kieltäytynyt keskustelemasta "ydinprojektin" tiettyjen seikkojen kanssa Neuvostoliiton fyysikkojen kanssa, hän katsoi vaaralliseksi atomivoimien monopolin hallussapidosta.

Muut osaamisalueet

Lisäksi Nils Bohr, jonka elämäkerta on loppumassa, kiinnostui myös fysiikan, erityisesti biologian, kanssa. Hän oli myös kiinnostunut luonnontieteiden filosofiasta.

Erinomainen tanskalainen tiedemies kuoli sydänkohtauksesta 18. lokakuuta 1962 Kööpenhaminassa.

johtopäätös

Nils Bohr, jonka löydöt tietenkin muuttivat fysiikkaa, sai valtavan tieteellisen ja moraalisen auktoriteetin. Viestintä hänen kanssaan, jopa ohimennen, teki pysyvän vaikutelman keskustelukumppaneihin. Borin puheen ja kirjeiden mukaan oli selvää, että hän valitsi huolella sanat havainnollistamaan ajatuksiaan mahdollisimman tarkasti. Venäläinen fyysikko Vitaly Ginzburg nimeltään Bora uskomattoman herkkä ja viisas.