Dánský fyzik Bor Niels: biografie, objevy

Niels Bohr je dánský fyzik a veřejnost, jeden z zakladatelů fyziky v moderní podobě. Byl zakladatelem a vedoucím Kodanského institutu teoretické fyziky, tvůrce světové vědecké školy a také zahraničním členem Akademie věd SSSR. Tento článek zkoumá životní příběh Niels Bohr a jeho hlavní úspěchy.

Zásluhy

Dánský fyzik Bohr Nils založil teorii atomu, který je založen na planetárním modelu atomu, kvantových vymezeních a postulátech, které jim byly nabídnuty osobně. Kromě toho byl Bohr pamatován důležitými pracemi na teorii atomového jádra, jaderných reakcí a kovů. Byl jedním z účastníků tvorby kvantové mechaniky. Kromě práce na poli fyziky Bohr vlastní řadu prací na filozofii a přírodních vědách. Vědec se aktivně potýkal s atomovou hrozbou. V roce 1922 získal Nobelovu cenu.

Dětství

Budoucí vědec Niels Bohr se narodil v Kodani dne 7. října 1885. Jeho otec Christian byl profesorem fyziologie na místní univerzitě a Ellenina matka pocházela z bohaté židovské rodiny. Nils měl mladšího bratra Haralda. Rodiče se snažili, aby jejich dětství bylo šťastné a bohaté. Pozitivní vliv rodiny, zejména matky, hrál důležitou roli při rozvoji svých duchovních kvalit.

Vzdělání:

Primární vzdělávání Bohr se dostalo do školy Gammelholm. V školních letech měl rádi fotbal, později i lyžování a plachtění. V třiadvacátých letech se Bohr stal absolventem Kodanské univerzity, ve které byl považován za neobvykle nadaného výzkumného fyzika. Pro diplomový projekt věnovaný stanovení povrchového napětí vody pomocí vibrací vodního paprsku získala Niels zlatou medaili od Královské dánské akademie věd. Po absolvování vzdělání zůstal na univerzitě počáteční fyzik Bohr Niels. Tam provedl řadu důležitých studií. Jeden z nich byl věnován klasické elektronické teorii kovů a vytvořil základ Bohrovy doktorské disertace.

Neštandardní myšlení

Jednoho dne prezident Královské akademie Ernest Rutherford požádal o pomoc kolegy z Kodanské univerzity. Ten měl v úmyslu poskytnout studentovi nejnižší skóre, zatímco věřil, že si zaslouží, aby byl hodnocen jako "vynikající". Obě strany ve sporu souhlasily, že spoléhají na názor třetí strany, rozhodce, který se stal Rutherford. Podle zkouškových otázek musel student vysvětlit, jak pomocí barometru může určit výšku budovy.

Student odpověděl, že k tomu je třeba vázat barometr na dlouhé lano, vylézt se na střechu budovy, spadnout na zem a měřit délku provazu, který spadl. Na jedné straně byla odpověď zcela naprosto správná a úplná, ale na druhé straně měla málo společného s fyzikou. Pak Rutherford navrhl, aby se student znovu pokusil odpovědět. Dal mu šest minut a varoval, že odpověď by měla ilustrovat pochopení fyzických zákonů. O pět minut později, když student slyšel, že si vybírá to nejlepší z několika řešení, požádal ho Rutherford, aby odpověděl předem. V tomto okamžiku se student nabídl vystoupit z barometru na střechu, spustit ho, měřit čas pádu a pomocí speciálního vzorce zjistit výšku. Tato odpověď byla učitelem spokojena, ale on a Rutherford se nemohli odmítnout s potěšením poslouchat ostatní verze studenta.

Další metoda byla založena na měření výšky stínu barometru a výšky stínu budovy s následným rozlišením proporce. Tuto možnost si Rutherford oblíbil a nadšeně se zeptal, aby student pokryl zbývající způsoby. Student mu pak nabídl nejjednodušší volbu. Bylo to nutné prostě použít barometr na stěnu budovy a dělat poznámky, a pak počítat počet značek a vynásobit je délkou barometru. Student věřil, že takovou zřejmou odpověď nelze přehlížet.

Aby nebyl viděn v očích vědců jako žolík, student nabídl nejsložitější volbu. Když jsme svázali řetězec s barometrem, řekl nám, je třeba ho otočit na základně budovy a na její střeše měřit velikost gravitace. Z rozdílu mezi přijatými daty můžete zjistit výšku. Navíc klouzání kyvadla na šňůrku ze střechy budovy můžete určit výšku období precese.

Nakonec student nabídl, aby našel správce budovy a výměnou za nádherný barometr, aby od něj zjistil výšku. Rutherford se zeptal, zda student skutečně nezná obecně přijaté řešení problému. Neskrýval, co věděl, ale přiznal, že mu bylo zatajeno to, že učitelé si uvědomili, jak se na učebnách, ve škole a ve škole a odmítají nestandardní řešení. Jak jste si možná mysleli, byl to Niels Bohr.

Přesun do Anglie

Poté, co pracoval tři roky na univerzitě, přestěhoval se do Anglie. První rok pracoval v Cambridgi u Josefa Thomsona, poté se přestěhoval do Manchesteru s Ernestem Rutherfordem. V té době byla Rutherfordova laboratoř považována za nejvýznačnější. V poslední době byly prováděny experimenty, které vedly k objevu planetárního modelu atomu. Přesněji, model byl stále ve stádiu stání.

Pokusy o průchod alfa částic skrze fólii umožnily Rutherfordovi uvědomit si, že ve středu atomu je malé nábojové jádro, na němž se stěží celá hmota atomu a kolem něj leží světelné elektrony. Vzhledem k tomu, že atom je elektricky neutrální, součet elektronových nábojů se musí rovnat modulu jaderného náboje. Závěr, že jaderný náboj je násobkem elektronového náboje, byl pro tuto studii stěžejní, ale zatím nebylo jasné. Byly objeveny izotopy - látky, které mají stejné chemické vlastnosti, ale různou atomovou hmotu.

Atomový počet prvků. Zákon vysídlení

Pracoval v laboratoři Rutherforda a Bohr si uvědomil, že chemické vlastnosti závisí na počtu elektronů v atomu, tedy na jeho náboji, spíše než hmotnosti, což vysvětluje existenci izotopů. Toto byl první významný úspěch Bohr v této laboratoři. Vzhledem k tomu, že alfa částic je jádrem hélia s nábojem +2, s alfa rozpadem (částice vyzařuje z jádra), element "dcera" v periodické tabulce by měl být umístěn vlevo od dvou buněk než "matka" a při beta rozpadu Z jádra) napravo od jedné buňky. Tak byl vytvořen "zákon o radioaktivních posunů". Poté dánský fyzik provedl řadu důležitějších objevů, které se týkaly samotného modelu atomu.

Model Rutherford-Bohr

Tento model se také nazývá planetární, protože v něm se elektrony otáčejí kolem jádra stejně jako planety kolem Slunce. Takový model měl řadu problémů. Faktem je, že atom v něm byl katastrofálně nestabilní a ztratil energii za sto miliónů sekundy. Ve skutečnosti se to nestalo. Problém vypadal jako nevyřešitelný a vyžadoval radikálně nový přístup. Zde se ukázal dánský fyzik Bor Niels.

Bohr navrhl, že na rozdíl od zákonů elektrodynamiky a mechaniky existují dráhy v atomech, pohybující se podél kterých elektrony nevyzařují. Oběžná dráha je stabilní, jestliže je úhlová hybnost elektronu umístěná na ní rovna polovině konstanta Planck. Dochází k záření, ale pouze v okamžiku přechodu elektronu z jedné orbity na druhou. Veškerá energie uvolněná v tomto případě je odváděna kvantovým zářením. Takový kvantum má energii rovnající se výsledku frekvence otáčení Planckovou konstantou, nebo rozdíl mezi počáteční a konečnou energií elektronu. Bohr tedy kombinoval úspěchy Rutherforda a myšlenku kvant, který navrhl Max Planck v roce 1900. Toto sjednocení bylo v rozporu se všemi ustanoveními tradiční teorie a zároveň ji zcela neodmítlo. Elektron byl považován za materiálový bod, který se pohybuje podle klasických zákonů mechaniky, ale pouze ty oběžné dráhy, které splňují "kvantizační podmínky", jsou "vyřešeny". Na takových orbitech jsou energie elektronu nepřímo úměrné čtvercům čísel oběžných drah.

Odvození z "pravidla frekvence"

Na základě "pravidla frekvence" Bohr dospěl k závěru, že frekvence záření jsou úměrné rozdílu mezi inverzními čtverci celých čísel. Dříve byl tento model stanoven spektroskopisty, ale nenalezl teoretické vysvětlení. Niels Bohrova teorie umožnila vysvětlit spektrum nejen vodíku (nejjednodušších atomů), ale také hélia, včetně ionizovaného. Vědec ilustroval vliv jaderného posunu a předpověděl, jak jsou naplněny elektronické náboje, což umožnilo odhalit fyzickou povahu periodicity prvků systému Mendeleyev. Pro tento vývoj byl Bohr v roce 1922 oceněn Nobelovou cenou.

Institut Bora

Po dokončení práce v Rutherfordu se již uznávaný fyzik Bo Nils vrátil do vlasti, kde byl v roce 1916 pozván profesorem na univerzitě v Kodani. O dva roky později se stal členem Královské dánské společnosti (v roce 1939 ho vedl vědec).

V roce 1920 založil Bohr Institut teoretické fyziky a stal se jeho vůdcem. Kodaňské úřady jako uznání úspěchů fyziků mu poskytly budovu historického "domu Pivovaru" pro institut. Ústav splnil všechny očekávání a hrál vynikající roli ve vývoji kvantové fyziky. Je třeba poznamenat, že definujícími vlastnostmi v této osobě byly Bohrovy osobní vlastnosti. Obklopil se talentovanými spolupracovníky a studenty, hranice mezi nimi byly často neviditelné. Ústav Bora byl mezinárodní, snažil se spadnout ze všech stran. Mezi známými rodáky z Bohrovy školy lze nalézt: F. Bloch, V. Weisskopf, H. Casimir, O. Bohr, L. Landau, J. Wheeler a mnoho dalších.

Pro Bohra, německý vědec Verne Heisenberg přišel ne jeden. V době, kdy vznikl "princip nejistoty" , debatoval s Bohrem Erwin Schrödinger, který zastával čistě vlnový pohled. V bývalém "Dům pivovaru" vznikla kvalitativně nová fyzika dvacátého století, přičemž jedním z klíčových postav byl Niels Bohr.

Model atomu, který navrhl dánský vědec a jeho mentor Rutherford, byl nekonzistentní. Kombinoval postuláty klasické teorie a hypotéz, které je samozřejmě odporují. K odstranění těchto rozporů bylo nutné radikálně přehodnotit hlavní teorie teorie. V tomto směru hraje důležitou roli Bohrovo přímé služby, jeho autorita ve vědecké komunitě a jeho osobní vliv. Práce Nielsa Bohra ukázaly, že přístup, který se úspěšně aplikuje na "svět velkých věcí" a stal se jedním ze zakladatelů tohoto přístupu, se nedotýká fyzického obrazu mikrosvěta. Vědec představil takové pojmy jako "nekontrolovaný vliv měření" a "dodatečné hodnoty".

Kvantová kvantová teorie

Jméno dánského vědce souvisí s pravděpodobnostní (i kodaňskou) interpretací kvantové teorie, stejně jako se studiem jeho četných "paradoxů". Důležitou roli zde hrála Bohrová diskuse s Albertem Einsteinem, který se v pravděpodobnostní interpretaci nelíbil kvantová fyzika Bohra. Princip "korespondence" formulovaný dánským vědcem hrál důležitou roli při porozumění zákonům mikrosvěta a jejich interakci s klasickou (nekvantickou) fyzikou.

Jaderná témata

Vzhledem k tomu, že začal studovat fyziku jádra i v Rutherfordu, Bohr věnoval velkou pozornost jaderným tématům. V roce 1936 navrhl teorii složeného jádra, který brzy vytvořil kapací model, který hrál významnou roli při studiu jaderného štěpení. Zejména Bohr předpovídá spontánní štěpení uranových jader.

Když fašisté zajali Dánsko, vědec byl tajně přivezen do Anglie a poté do Ameriky, kde pracoval se svým synem Ogem na projektu Manhattan v Los Alamos. V poválečných letech Bohr strávil spoustu času zabývat se otázkami kontroly jaderných zbraní a mírového využívání atomů. Podílel se na vytvoření centra pro jaderný výzkum v Evropě a dokonce se obrátil na své názory OSN. Vycházeje z toho, že Bohr neodmítl diskutovat některé aspekty "jaderného projektu" se sovětskými fyziky, považoval za nebezpečné monopolní držení atomových zbraní.

Další oblasti znalostí

Navíc Nils Bohr, jehož životopis se blíží ke konci, se také zajímal o otázky souvislé s fyzikou, zejména biologií. Zajímal se také o filozofii přírodních věd.

Vynikající dánský vědec zemřel na srdeční záchvat 18. října 1962 v Kodani.

Závěr

Nils Bohr, jehož objevy, samozřejmě, změnily fyziku, se těšily obrovské vědecké a morální autoritě. Komunikace s ním, dokonce i letmý, zasáhla partnera. Podle Borovy řeči a dopisu bylo jasné, že pečlivě vybírá slova, aby co nejpřesněji ilustroval své myšlenky. Ruský fyzik Vitaly Ginzburg nazval Boru neuvěřitelně delikátní a moudrý.