Его соплеменники очень гордились тем, что Нильс Бор сделал такой большой вклад в развитие физики. Нильс Бор родился в семье очень талантливого ученого Христиана Харальда Лаурица Петера Эмиля Бора — крупного физиолога и специалиста по химии дыхания. Датский физик Нильс Бор внес весомый вклад в развитие теории атомного ядра и ядерных реакций. Начиная с 1944 года Нильс Бор включается в активную политическую борьбу. Нильс Бор, открытия которого, безусловно, изменили физику, пользовался огромным научным и нравственным авторитетом.
Нильс Бор — биография
- Нильс Бор - Датский ученый - Биография
- Так рождалась квантовая физика. Hильс Бор в Институте физических проблем Академии наук СССР
- Нильс Бор Биография и материалы / наука | Thpanorama - Сделайте себя лучше уже сегодня!
- НИЛЬС БОР: БИОГРАФИЯ И ВКЛАД - НАУКА - 2024
- В оккупированной Дании
История Бора
Добыча урана началась в 1940-х сначала в военных, а потом и в гражданских целях. По оценкам Всемирной ядерной ассоциации, начиная с 1945 года совокупное производство достигло 3,2 млн тонн. Первое место с большим отрывом занимает Канада, на территории которой находится крупнейший в мире рудник с самым высоким содержанием урана Cigar Lake мощность 6,9 тыс.
Итогом стала концепция дополнительности, которая была представлена на конгрессе памяти Алессандро Вольты в Комо в сентябре 1927 [36]. Исходным пунктом в эволюции взглядов Бора стало принятие им в 1925 дуализма волна — частица. До этого Бор отказывался признавать реальность эйнштейновских квантов света фотонов , которые было трудно согласовать с принципом соответствия [37] , что вылилось в совместную с Крамерсом и Джоном Слэтером статью, в которой было сделано неожиданное предположении о несохранении энергии и импульса в индивидуальных микроскопических процессах законы сохранения принимали статистический характер.
Однако эти взгляды вскоре были опровергнуты опытами Вальтера Боте и Ганса Гейгера [38]. Именно корпускулярно-волновой дуализм был положен Бором в основу интерпретации теории. Идея дополнительности, развитая в начале 1927 во время отпуска в Норвегии [39] , отражает логическое соотношение между двумя способами описания или наборами представлений, которые, хотя и исключают друг друга, оба необходимы для исчерпывающего описания положения дел. Сущность принципа неопределённости состоит в том, что не может возникнуть такой физической ситуации, в которой оба дополнительные аспекта явления проявились бы одновременно и одинаково отчётливо [40]. Иными словами, в микромире нет состояний, в которых объект имел бы одновременно точные динамические характеристики, принадлежащие двум определённым классам, взаимно исключающим друг друга, что находит выражение в соотношении неопределённостей Гейзенберга.
Следует отметить, что на формирование идей Бора, как он сам признавал, повлияли философско-психологические изыскания Сёрена Кьеркегора, Харальда Гёффдинга и Уильяма Джемса [41]. Принцип дополнительности лёг в основу так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики [42] и анализа процесса измерения [43] характеристик микрообъектов. Согласно этой интерпретации, заимствованные из классической физики динамические характеристики микрочастицы её координата, импульс , энергия и др. Смысл и определённое значение той или иной характеристики электрона, например, его импульса, раскрываются во взаимосвязи с классическими объектами, для которых эти величины имеют определённый смысл и все одновременно могут иметь определённое значение такой классический объект условно называется измерительным прибором. Роль принципа дополнительности оказалась столь существенной, что Паули даже предлагал назвать квантовую механику «теорией дополнительности» по аналогии с теорией относительности [44].
Через месяц после конгресса в Комо, на пятом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе , начались знаменитые дискуссии Бора и Эйнштейна об интерпретации квантовой механики [45]. Спор продолжился в 1930 на шестом конгрессе, а затем возобновился с новой силой в 1935 после появления известной работы [46] Эйнштейна, Подольского и Розена о полноте квантовой механики. Дискуссии не прекращались до самой смерти Эйнштейна [47] , порой принимая ожесточённый характер. Впрочем, участники никогда не переставали относиться друг к другу с огромным уважением, что нашло отражение в словах Эйнштейна, написанных в 1949 : Я вижу, что я был … довольно резок, но ведь … ссорятся по-настоящему только братья или близкие друзья. Здесь его посещали знаменитости не только научного например, Резерфорд , но и политического мира королевская чета Дании, английская королева Елизавета , президенты и премьер-министры различных стран [50].
В 1934 Бор пережил тяжёлую личную трагедию. Во время плавания на яхте в проливе Каттегат штормовой волной был смыт за борт его старший сын — 19-летний Христиан; обнаружить его так и не удалось [51]. Всего у Нильса и Маргарет было шестеро детей. Один из них, Оге Бор, также стал выдающимся физиком, лауреатом Нобелевской премии 1975. В 1930-е годы Бор увлёкся ядерной тематикой , переориентировав на неё свой институт: благодаря своей известности и влиянию он сумел добиться выделения финансирования на строительство у себя в Институте новых установок — циклотрона , ускорителя по модели Кокрофта — Уолтона, ускорителя ван-де-Граафа [52].
Сам он внёс в это время существенный вклад в теорию строения ядра и ядерных реакций. В 1936 Бор, исходя из существования недавно наблюдавшихся нейтронных резонансов, сформулировал фундаментальное для ядерной физики представление о характере протекания ядерных реакций : он предположил существование так называемого составного ядра «компаунд-ядра» , то есть возбуждённого состояния ядра с временем жизни порядка времени движения нейтрона через него. Тогда механизм реакций, не ограничивающийся лишь нейтронными реакциями, включает два этапа: 1 образование составного ядра, 2 его распад. При этом две эти стадии протекают независимо друг от друга, что обусловлено равновесным перераспределением энергии между степенями свободы компаунд-ядра. Это позволило применить статистический подход к описанию поведения ядер, что позволило вычислить сечения ряда реакций, а также интерпретировать распад составного ядра в терминах испарения частиц [53].
Однако такая простая картина имеет место лишь при больших расстояниях между резонансами уровнями ядра , то есть при малых энергиях возбуждения. Как было показано в 1939 в совместной работе Бора с Рудольфом Пайерлсом и Георгом Плачеком, при перекрытии резонансов компаунд-ядра равновесие в системе не успевает установится и две стадии реакции перестают быть независимыми, то есть характер распада промежуточного ядра определяется процессом его формирования. Развитие теории в этом направлении привело к созданию в 1953 Виктором Вайскопфом, Германом Фешбахом и К. Портером так называемой «оптической модели ядра», описывающей ядерные реакции в широком диапазоне энергий [54]. Одновременно с представлением о составном ядре Бор совместно с Ф.
Калькаром предложил рассматривать коллективные движения частиц в ядрах, противопоставив их картине независимых нуклонов. Такие колебательные моды жидкокапельного типа находят отражение в спектроскопических данных в частности, в мультипольной структуре ядерного излучения. Идеи о поляризуемости и деформациях ядер были положены в основу обобщённой коллективной модели ядра, развитой в начале 1950 -х годов Оге Бором, Беном Моттельсоном и Джеймсом Рейнуотером [55]. Велик вклад Бора в объяснение механизма деления ядер, при котором происходит освобождение огромных количеств энергии. Деление было экспериментально обнаружено в конце 1938 Отто Ганом и Фрицем Штрассманом и верно истолковано Лизе Мейтнер и Отто Фришем во время рождественских каникул.
Бор узнал об их идеях от Фриша, работавшего тогда в Копенгагене , перед самым отъездом в США в январе 1939 [56]. В Принстоне совместно с Джоном Уилером он развил количественную теорию деления ядер, основываясь на модели составного ядра и представлениях о критической деформации ядра, ведущей к его неустойчивости и распаду. Для некоторых ядер эта критическая величина может быть равна нулю, что выражается в распаде ядра при сколь угодно малых деформациях [57]. Теория позволила получить зависимость сечения деления от энергии, совпадающую с экспериментальной. Кроме того, Бору удалось показать, что деление ядер урана-235 вызывается «медленными» низкоэнергетичными нейтронами, а урана-238 — быстрыми [58].
Противостояние нацизму. Борьба против атомной угрозы 1940—1950 [ ] После прихода к власти в Германии нацистов Бор принял активное участие в устройстве судьбы многих учёных-эмигрантов, которые переехали в Копенгаген. В 1933 усилиями Нильса Бора, его брата Харальда, директора Института вакцин Торвальда Мадсена и адвоката Альберта Йоргенсена был учреждён специальный Комитет помощи учёным-беженцам [59]. После оккупации Дании в апреле 1940 года возникла реальная опасность ареста Бора в связи с его полуеврейским происхождением.
Их отношения были взаимовыгодны; Бор нуждался в поддержке, а "Carlsberg" хотел продвинуть науку и использовать некоторые результаты в своём запутанном процессе производства пива.
У "Carlsberg" была специальная лаборатория, посвящённая исследованию в области производства пива. По данным Forbes: "В 1875 году эта лаборатория была первой, изолировавшей Saccharomyces pastorianus, разновидность дрожжей, на которых раньше варили светлый лагер. Лаборатория также сделала открытия в области химии белка, которые в итоге использовались в других отраслях". Дом, подаренный Бором вместе с Нобелевской премией, был расположен рядом с лабораторией и пивоваренным заводом. Когда Бор переехал в дом, он продолжал развивать свои результаты, заложив основы для квантовой механики.
Он придумал понятие взаимозависимости и обсудил его с Альбертом Эйнштейном, который отказывался даже рассматривать возможность и отклонял квантовую механику в целом. Одна из теорий причин такого подарка, выдвинутая журналом "Forbes", состоит в том, что, возможно, дом играл важную роль для Бора в генерации его новых теорий.
Студент ответил, что для этого нужно привязать барометр к длинной веревке, подняться с ним на крышу здания, опустить его к земле и замерять длину веревки ушедшей вниз. С одной стороны, ответ был абсолютно верным и полным, но с другой — он имел мало общего с физикой. Тогда Резерфорд предложил студенту еще раз попытаться ответить.
Он дал ему шесть минут, и предупредил, что ответ должен иллюстрировать понимание физических законов. Через пять минут, услышав от студента, что он выбирает лучшие из нескольких решений, Резерфорд попросил его досрочно ответить. На это раз студент предложил подняться с барометром на крышу, сбросить его вниз, замерять время падения и, воспользовавшись специальной формулой, выяснить высоту. Этот ответ удовлетворил преподавателя, однако он с Резерфордом не могли отказать себе в удовольствии прослушать остальные версии студента. Следующий способ был основан на измерении высоты тени барометра и высоты тени здания, с последующим решением пропорции.
Это вариант понравился Резерфорду, и он с энтузиазмом попросил студента осветить оставшиеся способы. Тогда студент предложил ему самый простой вариант. Нужно было просто прикладывать барометр к стене здания и делать отметки, а затем сосчитать количество отметок и умножить их на длину барометра. Студент считал, что столь очевидный ответ точно нельзя упускать из виду. Дабы не прослыть в глазах ученых шутником, студент предложил и самый изощренный вариант.
Привязав к барометру шнурок — рассказывал он, — нужно раскачать его у основания здания и на его крыше, замерев величину гравитации. Из разницы между полученными данными, при желании можно узнать высоту. Кроме того, раскачивая маятник на шнурке с крыши здания, можно определить высоту по периоду прецессии. Наконец, студент предложил найти управляющего здания и взамен на замечательный барометр выведать у него высоту. Резерфорд спросил, неужели студент и впрямь не знает общепринятого решения задачи.
Он не стал скрывать, что знает, но признался, что сыт по горло навязыванием учителями своего образа мышления подопечным, в школе и колледже, и отверганием ими нестандартных решений. Как вы наверняка догадались, этим студентом был Нильс Бор. Переезд в Англию Проработав в университете три года, Бор переехал в Англию. Лаборатория Резерфорда на тот момент считалась наиболее выдающейся. Последнее время в ней проходили эксперименты, породившие открытие планетарной модели атома.
Точнее, модель тогда пребывала еще на стадии становления. Опыты по прохождению альфа-частиц через фольгу позволили Резерфорду осознать, что в центре атома располагается небольшое заряженное ядро, на которое приходится едва ли вся масса атома, а вокруг него располагаются легкие электроны. Так как атом электронейтрален, сумма зарядов электронов должна равняться модулю заряда ядра. Заключение о том, что заряд ядра кратен заряду электрона было центральным в этом исследовании, но пока что оставалось неясным. Зато были выявлены изотопы — вещества, имеющие одинаковые химические свойства, но различную атомную массу.
Атомный номер элементов. Закон смещения Работая в лаборатории Резерфорда, Бор понял, что химические свойства зависят от числа электронов в атоме, то есть от его заряда, а не массы, что и объясняет существования изотопов. Это стало первым важным достижением Бора в этой лаборатории.
Новость детально
Томсоном, который открыл электрон в 1897 г. Правда, к тому времени Томсон начал заниматься уже другими темами, и он выказал мало интереса к диссертации Бора и содержащимся там выводам. Он жил в «Доме чести» и был человеком чести. А ещё он произвёл революцию в физике. 28 февраля 1913 года Нильс Бор представил планетарную модель строения. В 1943 году Нильс Бор с семьей эвакуировался сперва в Великобританию, а затем в США, где работал над созданием ядерной бомбы.
Нильс Бор — биография
- Нильс Бор: физик и философ
- Предыстория появления системы химических элементов
- Нильс Бор Биография и материалы
- Краткая информация
- Нильс Бор - биография
Институт Нильса Бора опубликовал снимок с черной дырой, пожирающей звезду
Его соплеменники очень гордились тем, что Нильс Бор сделал такой большой вклад в развитие физики. Томсоном, который открыл электрон в 1897 г. Правда, к тому времени Томсон начал заниматься уже другими темами, и он выказал мало интереса к диссертации Бора и содержащимся там выводам. На это Нильс Бор, сторонник квантовой механики, ответил ему: «Эйнштейн, перестань указывать Богу, что он должен делать со своими игральными костями!». К концу 1930-х ученые из многих стран мира, включая Нильса Бора, Энрико Ферми, Ирен Кюри и ее мужа Фредерика Жолио, находились на пороге эпохального достижения, но первыми все равно стали немцы. В 1916 году Нильс Бор возвращается в Данию, и уже на следующий год его избирают членом Датского королевского общества. По характеру чрезвычайно мягкий и интеллигентный, Нильс Бор не высказывался критично по отношению к религии.
1. Система Коперникум
- Содержание
- Нильс Хенрик Давид Бор
- Журнал «ПАРТНЕР»
- Исследования
Датский физик Бор Нильс: биография, открытия
Нильс Бор неоднократно подчеркивал параллель между гносеологическими проблемами квантовой физики и теории относительности. 18 ноября 1962 года скончался датский физик-теоретик Нильс Бор, один из создателей современной физики. Бор уже в 1939 году понимал, что открытие ядерного деления позволяло создать атомную бомбу, однако полагал, что инженерные работы по отделению урана-235 потребуют колоссальных, а потому непрактичных промышленных затрат. В 1955 году Нильс Бор достиг 70-летия, возраста обязательной отставки, и покинул профессорский пост, но остался главой учрежденного института и продолжал работу. Датский физик Нильс Бор считается одной из важнейших фигур в современной физике. Его соплеменники очень гордились тем, что Нильс Бор сделал такой большой вклад в развитие физики.
100 лет атому Бора, отмеченные на родине знаменитой теории
С его помощью ученые попытаются с максимальной точностью взвесить нейтрино вернее, антинейтрино , образующееся при бета-распаде трития. Количество выделенной энергии, уносимой электроном и нейтроном, хорошо известно, поэтому остаток будет равен массе нейтрино. Точность определения составляет 0,2 электрон-вольт еV. Предполагается строительство детектора NuMass, в котором будет использоваться электронный захват в ядро редкоземельного металла гольмия электрона.
Еще одно предложение касается детектора «Птолемей», в котором будет использоваться не газообразный, а твердый тритий на графене. Это позволит фиксировать большее число распадов. Чувствительность такого эксперимента оценивается в 0,04 eV.
Одна из сложностей, связанных с квантовой физикой, заключается в том, что ее феномены проявляют себя при сверхнизких температурах и на очень малых расстояниях. И вот в лозаннском Институте технологии создали оптомеханическую полость с ультранизким шумом. Швейцарцы создали маленький барабан, с помощью которого стало возможно измерять квантовые вибрации, возникающие при давлении света Rpf — Radiation pressure force , при комнатной температуре.
До сих пор Rpf измеряли при глубоком охлаждении с целью максимально подавить тепловые вибрации, что сложно и дорого. В Лозанне барабан в условиях вакуума поместили между двумя зеркалами, создавшими оптическую полость для «уловления» лазерного луча. А он, в свою очередь, усилил квантовую силу воздействия света на барабан с его специфической частотой колебаний.
В дальнейшем Бор посвятил себя изучению квантовой механики, а в 1930-м году увлекся ядерной физикой. В 1934 году получил от советского руководства приглашение приехать в Советский Союз. Лекции Бора по квантовой физике в университетах каждый раз собирали аншлаги, что сильно впечатлило ученого. В сороковые годы занимался помощью ученым-эмигрантам, бежавшим в Данию от преследования нацистов, вместе с братом создал Комитет помощи ученым-беженцам. В 1941 году в Копенгаген приехал Вернер Гейзенберг, один из отцов-основателей квантовой механики, который предложил Бору принять участие в работе над нацистским ядерным проектом. Бор отказался.
В 1943 году Нильс Бор с семьей эвакуировался сперва в Великобританию, а затем в США, где работал над созданием ядерной бомбы.
Эти вопросы не оставляли его всю жизнь. Планетарная модель атома А его жизнь, конечно, была посвящена физике. Но не той физике, которая останавливается на формальной констатации факта или математической записи соотношения между физическими величинами. Его всегда занимала причина, внутренний механизм, «то, как устроен мир на самом деле», а не то, как его можно правдоподобно описать. Его главные успехи — в отыскании связи между фактами, которые до него никто не связывал: он видел общее в торможении частиц в среде и в ослаблении света; в величине заряда ядра атома и периодичности свойств химических элементов таблицы Менделеева. Эти очевидные для сегодняшних студентов-физиков положения в начале ХХ века были отнюдь не очевидными, и для их подтверждения требовался тщательный анализ множества фактов. Ранние работы Бора легли в основу метода, которым физика живет и по сей день, — когда гипотеза, выдвинутая для объяснения каждого известного факта, исследуется, проверяется, нет ли в ней противоречий, и логическая стройность возникающей теории является главным критерием ее истинности, какой бы странной она при этом ни казалась.
Так же создавалась и планетарная модель атома. Казалось бы, как замечательно и красиво! Подобно планетам, вращающимся вокруг Солнца, электроны в атоме Бора вращаются вокруг ядра, — кто будет возражать против такого? Да еще после опытов Резерфорда по рассеянию альфа-частиц на ядрах золота, показавших, что материя в основном сосредоточена в компактных ядрах, расположенных на значительных расстояниях одно от другого. Однако возникает противоречие с классической теорией излучения: вращающийся по орбите электрон должен излучать электромагнитную волну и, следовательно, терять энергию, а в результате — «упасть» на ядро. Решение на первый взгляд просто: надо «запретить» электрону излучать при движении по орбите. Но это и есть революция естествознания: признание того, что законы микроуровня отличаются от законов мира больших масштабов!
К примеру, премии по медицине, физике и химии чаще всего вручают за открытия, которые были совершены несколько лет назад. Лауреатов по литературе обычно награждают в целом за их творчество, а не за конкретное недавно написанное произведение. Премия может быть присуждена группе ученых, но не более чем трем лауреатам за одно научное открытие. Сумма вознаграждения делится между всеми участниками группы поровну. Лишить лауреата Нобелевской премии невозможно. Нобелевские лауреаты 2022 года Физика Нобелевская премия по физике в 2022 году присуждена группе исследователей: французу Алену Аспе, австрийцу Антону Цайлингеру и американцу Джону Ф. Ученые провели эксперименты с запутанными фотонами и открыли путь для новых технологий на основе квантовой механики. В частности, продемонстрировали квантовую телепортацию — когда квантовое состояние одной частицы передается другой на расстоянии. Первым Нобелевским лауреатом по физике был Вильям Рентген. В 1901 году немецкий ученый получил премию за открытие излучения, которое носит его имя.