«О строении атомов и молекул»

Статьи

В апреле 1913 года Нильс Бор завершил первую часть своей статьи «О строении атомов и молекул», положившей начало квантовой теории.

Лев Давидович Ландау в своей квалификационной шкале физиков XX века ставил Нильса Бора сразу после Эйнштейна, а в статье «Слово о Нильсе Боре» писал: «Бор был очень смелым человеком, потому что только очень смелый человек может совершить такой гигантский переворот в мире физических представлений, какой совершил он...»

Нильс Бор и Лев Ландау, Москва, 1961 год
Нильс Бор и Лев Ландау, Москва, 1961 год

Датский физик, один из главных создателей квантовой механики, фундамента всей современной физики, Нильс Хенрик Давид Бор (датск. Niels Henrik David Bohr) родился 7 октября 1885 в семье профессора физиологии Копенгагенского университета. В 1908 году Бор окончил университет в Копенгагене, где выполнил свои первые работы по исследованию поверхностного натяжения жидкости и по теории металлов. В 1911-12 годах работал в Кембридже у Томсона и в Манчестере у Резерфорда. В 1916 году получил кафедру теоретической физики в университете Копенгагена. С 1920 года и до конца жизни руководил созданным им Институтом теоретической физики в Копенгагене.

Институт Нильса Бора в Копенгагене
Институт Нильса Бора в Копенгагене

В Манчестере Нильс Бор подверг пересмотру сформулированное Резерфордом в 1911 году представление о планетарном строении атома. Бору было ясно, что, согласно классической физике, в модели Резерфорда атом как устойчивая динамическая система существовать не может. Исходя из идеи квантования энергии, выдвинутой ранее Максом Планком в теории излучения, Бор разработал и в 1913 опубликовал свою теорию атома, где структура атома и свойства его спектра излучения объяснялись на основе системы постулатов о движении электрона.

В 1900 году Макс Планк выдвинул предположение, что электромагнитное излучение «горячего абсолютно черного тела» происходит не непрерывным потоком, а дискретными порциями энергии, квантами. В 1905 году Альберт Эйнштейн распространил эту идею на теорию, объясняющую фотоэлектрический эффект (испускание металлами электронов при электромагнитном облучении). Согласно теории Бора, воспринявшей идеи Планка и Эйнштейна, электрон движется только по «разрешенным» орбитам и не теряет энергию. Электрон может скачком перейти на более низкоэнергетическую орбиту и при этом испустить квант (порцию) электромагнитного излучения. Построенная на этих постулатах и развитая затем самим Бором и другими физиками теория впервые объяснила устойчивость атома и характер спектра его излучений.

Нильс Бор в своем кабинете, 1935 год
Нильс Бор в своем кабинете, 1935 год

В 1922 году Бор был награжден Нобелевской премией по физике «за заслуги в исследовании строения атомов и испускаемого ими излучения». Представляя лауреата, Сванте Аррениус, член Шведской королевской академии наук, отметил, что открытия Нильса Бора «подвели его к теоретическим идеям, которые существенно отличаются от тех, какие лежали в основе классических постулатов Максвелла и обещают обильные плоды в будущих исследованиях».

Дополнительные сведения

Студент Нильс Бор
Студент Нильс Бор

Теория Нильса Бора давала ключ к разделению спектров излучения атомов тех или иных элементов таблицы Менделеева. В течение 1920-х годов модель атома Нильса Бора развита его учениками (Копенгагенская школа) в более сложную квантово-механическую моделью.

На протяжении всей жизни Бор много занимался взаимосвязью современной физики и философии познания. В своих работах он сформулировал два фундаментальных принципа, определивших развитие квантовой механики: принцип соответствия и принцип дополнительности.

Принцип соответствия утверждает, что квантово-механическое описание макроскопического мира должно соответствовать его описанию в рамках классической механики. Принцип дополнительности утверждает, что волновой и корпускулярный характер вещества и излучения представляют собой взаимоисключающие свойства, хотя оба эти представления являются необходимыми компонентами понимания природы.

В 1927 Бор сформулировал принцип дополнительности, породивший дискуссии с Альбертом Эйнштейном о детерминизме. Принцип дополнительности утверждает невозможность при наблюдении микромира совмещения приборов двух различных классов (например, измеряющих координаты частицы и ее импульс). Это соответствует тому, что в микромире нет таких состояний, в которых объект имел бы одновременно точные динамические характеристики, принадлежащие двум определённым классам (например, координаты и импульс).

В своей нобелевской лекции Нильс Бор говорил, что, приняв сосуществование двух очевидно противоречащих друг другу интерпретаций, «мы должны довольствоваться концепциями, которые являются формальными в том смысле, что в них отсутствует столь привычная нам визуальная картина».

Нильс Бор и Альберт Эйнштейн, 1930 год
Нильс Бор и Альберт Эйнштейн, 1930 год

В 1930-х годах Нильс Бор обратился к ядерной физике и вместе с рядом других ученых предложил капельную модель ядра, соответствующую многим наблюдаемым реакциям. Во время визита в Принстон в начале 1939 года Бор определил, что один из распространенных изотопов урана, U-235, пригоден для реакции расщепления, и это дало существенный толчок началу разработки атомной бомбы.

В 1943 году Нильс Бор вместе с семьей бежал из Дании в Швецию. Оттуда британцы переправили его вместе с сыном в Англию. Они летели в пустом бомбовом отсеке военного самолета. В конце 1943 года Нильс Бор работал в Лос-Аламосе над созданием первой атомной бомбы. После войны Бор вернулся в Копенгаген и участвовал в создании Европейского центра ядерных исследований. В последние годы жизни Нильс Бор проявлял большой интерес к только что начавшей развиваться молекулярной биологии.

Петр Капица писал о Боре: «Во всей мировой науке в наши дни не было человека с таким влиянием на естествознание, как Бор. Из всех теоретических троп тропа Бора была самой значительной».

Читайте также

  • Периодическая система химических элементовПериодическая система химических элементов

    Периодический закон Менделеева: история, синтезирование новых элементов, альтернативные варианты периодические таблицы.

  • «Карты помощи»«Карты помощи»

    Сложная ситуация с состоянием воздуха во многих городах России продолжает ухудшаться. В связи с этим мы подготовили еще одну подборку полезных источников информации: карты распространения дыма, состояние воздуха в городах, а также карту помощи.

  • Несвободный Интернет: От общего к частномуНесвободный Интернет: От общего к частному

    Вначале своего существования интернет был един. Он был англоязычным и единообразным, работал в соответствии с западными стандартами открытости. Но интернет рос, и к нему присоединялись все новые и новые нации. И в этой когда-то единой среде начали появляться границы.

  • Случайная статья

    По этой ссылке каждый раз открывается одна из множества статей, которые есть у нас в  «Тексты».

Например: «89 килобит в битах»