Нильс Бор в физике 19-20 вв.
Нильс Бор
в физике 19-20 вв.
Зачетное задание по Истории физики студента V-го курса физического факультета Калицкого Юрия.
Гродно 1996г.
Копенгаген - древний и красивый датский город. Впервые упоминаниется в истории с 1043 года под названием Half - гавань. На этапе с XIX по XX века он стал гаванью поправу для самой грандиозной и одачливой личности в физике - Нильса Бора.
Вся жизнь Нильса Бора неразрывно связана с Копенгагеном. В Копенгагене Бор родился и вырос. Здесь он учился, написал основные свои работы, создал всемирно-известный институт теоретической физики. Все в его жизни связано с этим городом.
1. Семья Боров.
|
Б |
ор родился в очень интеллигентной и образованной семье. Первым представителем семьи Боров в высшем ученом свете был дед Нильса Бора. Отец семейства - Христиан Бор начинал свою карьеру как врач-терапевт и впоследствии прославился как физиолог. Христиан Бор имел докторскую степень . Для него, как для исследователя , были специфичны две черты характера:
- христиан был очень скрупулезен и педантичен в работе;
- он всегда стремился к философскому толкованию физиологии . Христиан писал , что он постоянно чувствовал в себе страсть , страсть к естественным наукам и исследованию природы. Отец Нильса не отгораживал себя от политики. У него были очень прогрессивные взгляды по поводу шовинистической и милитаристской политики , дух которой начинал зарождаться в странах германской группы , и взгляды эти он не боялся высказывать в открытую . В 70 годы 19 века в Дании развернулась борьба за женскую эмансипацию и Христиан Бор принял в ней активное участие в качестве репетитора женских классов на соискание аттестата зрелости. Одной из его учениц была Эллен Адлер, которая пленила молодого Христиана и вскоре они обвенчались . Первым ребенком Боров была Дженифер . Потом 7 октября 1885 года родился Нильс Хенрик Давид - будущий великий физик , а через полтора года 24 апреля 1887 года родился второй сын Харальд Бор - ставший впоследствии знаменитым математиком . Семья Боров жила в центре Копенгагена , в так называемом старом городе . Основной чертой , которая выделяла эту семью была большая доброта и душевность родителей по отношению к своим детям . Ситуация , когда отец семейства постоянно занят своей работой , как это часто бывает в высокоинтеллектуальных семьях для семьи Боров была чужда. Христиан Бор очень много путешествовал с семьей , они совершали прогулки со своими детьми в места , где было много технических диковинок: это были маяки, судоверфи, башни с часовыми механизмами. Боры сделали очень много для того, чтобы их дети стали лучшими людьми на планете. У Христиана была большая страсть - футбол. Он так сильно привил свою страсть у детей , что в студенческие годы Харальд и Нильс играли за сборную страны. У Харальда игра в футбол получалась особенно успешно : он играл правым полузащитником за сборную , а зато Нильс так и не поднялся выше второго запасного вратаря.
В детстве два маленьких брата Нильс и Харальд были очень дружны между собой. Чувство взаимопонимания и поддержки они сохранили на всю жизнь . Они постоянно друг с другом переписывались , обсуждали новые идеи , работали учились вместе : такую сплоченность не часто встречаешь среди двух братьев - ровесников. Тем более многое , очень многое отличало их друг от друга. Нильс более старший , был спокойным и уравновешенным , открытым и простодушным. В науке он был практиком, экспериментатором . Он очень часто помогал отцу в домашней лаборатории и полученные там слесарно-технические навыки потом очень пригодились ему при стажировке в Кавендишской лаборатории. Прямой противоположностью ему был Харальд . Он был страшным теоретиком . Над ним шутили что он будет выводить теорию даже там , где надо просто вбить гвоздь. Харальд был очень остроумен , он любил над всеми подшучивать , особенно оставалось Нильсу . Родные вспоминали что однажды мальчики поспорили о том кто кого лучше подденет . Нильс долго тужился , пытался найти хоть что-нибудь остроумное . но ничего не получалось . Однако Харальд не отступал , спор затягивался и в результате долгих мук Нильс только и смог сказать “А ты посадил пятнышко на пальто “....
Как все-же один , так и другой выбрали настоящий путь в жизни - путь познания природы. Отец Боров смог передать своим мальчикам тягу , которую он испытывал к познанию природы, а также трудолюбие , которое и стало залогом успешной карьеры детей Бора.
2. Учеба мальчиков Бор.
|
В |
школе мальчики учились хорошо , хотя сверстники часто подшучивали над ними . Они были очень похожи внешне, одинаково одевались и вдвоем тянулись ко всему новому и неизвестному. Единственной проблемой для Нильса было сочинение на свободную тему . Сочинения получались очень короткие , а предложения длинными и тяжелыми для понимания.
В 1903 г. Нильс успешно окончил школу и поступил в Копенгагенский университет, один из старейших университетов Европы. В университете Нильс учился довольно ровно, и запомнился всем как погруженный в себя медлительный юноша с большой головой, крупными чертами лица, таскавший с собой нечто вроде школьной сумки. Группа однокурсников Бора организовала кружок “Эклиптика”. В его состав входили братья Бор . На кружке студенты обсуждали проблемы философии и физики , и все очень быстро заметили, что Боры лучше всего выглядят тогда, когда выступают дуэтом.
Уже в Университете Нильс Бор обнаружил в себе тягу к исследованию загадок атомарной структуры вещество , а Харальд Бор проявил в себе наклонности к математике. В 1907 году Нильс окончил университет и начал работать над магистерской диссертацией . Интересен факт , что работа над ней затянулась очень надолго , потому что он никак не мог покончить с экспериментальной частью , так как постоянно ставил все новые и новые опыты. Отец Бора , видя что его сын закопался слишком глубоко для магистерской оправил сына к тетушке , где тот смог спокойно дописать теоретическую часть. Она была посвящена вопросам тепло- и электропроводности металлов , их магнитным и термоэлектрическим свойствам на основе электронной теории металлов , разработанной Лоренцем. Защита прошла очень успешно и , хотя Нильс остался не очень доволен масштабами магистерской , получение степени магистра окрылило его и он сразу же сел за докторскую . Через день после защиты в жизни Нильса случилось еще одно знаменательное событие. На вечере у Нерлунда(с Нерлундом они сдружились в кружке “Эклиптика”) он познакомился с его сестрой Маргаретт. Нильс и Маргаретт потянулись друг к другу и судьба Бора как семьянина была решена в эти дни . И в работе над докторской у Нильса появился еще один стимул для работы - чисто душевный подъем . Он озаглавил ее “Анализ электронной теории металлов “ . По ряду вопросов работа была выполнена полностью, но в отношении магнитных свойств металлов возникли определенные трудности . Он перечитал всю литературу , которая была написана к тому времени и пришел к выводу , что при существующем уровне развития электронной теории логичного объяснения магнитных свойств не существует . Защита Нильса прошла блестяще 13 мая 1911 года , однако ее не увидел отец Бора , который умер 3 февраля 1911 года. В сентябре этого же года молодой доктор отбывает на годичную стажировку в Англию. Ее назначение - работа в Кавендишской лаборатории в Кембридже.
3. Первые шаги в науку.
|
С |
Кембриджем Нильс Бор связывал очень много надежд, ведь там работали такие светила как Дж.Дж.Томпсон, Лармор, Джинс. Томпсон в то время находился в расцвете творческих сил и на вершине славы. В 1897 году он установил отношение e/m , в 1903 - модель атома Томпсона (изюминки в пудинге ), 1906 год Нобелевская премия за работы по исследованию электронов. В своей докторской Бор затронул проблемы связанные с электронной теорией , поэтому ему особенно хотелось поговорить об этом лично с Джи-Джи (так шутливо называли его сотрудники) . Однако взаимоотношения Томпсона и Бора не сложились . Томпсон был приверженцем классической теории и он как-то подсознательно чувствовал в Боре инакомыслие , чужбину. Нильс вспоминал , что работа в Кавендишской лаборатории принесла больше трудностей , чем достижений . Слабое знание английского + большое количество лекций на время приостановили исследовательскую работу Бора . И единственное , что вынес Бор из стажировки в Кембридж это то, что в его мозгу все настойчивее начинает стучать мысль о недостаточности классической теории для описания все новых и новых фактов , полученных из лабораторий.
Стажировка подходила к завершению когда Бор совсем неожиданно повстречался с Резерфордом , который предложил ему присоединится к его группе в Манчестере. Джи-джи легко согласился с уходом Бора к Резерфорду , что было не характерно для него. Хотя его всегда и отличало тонкое чутье на молодых талантов с помощью которого он собирал вокруг себя лучших ученых, в этот раз он ошибся. Итак Бор переезжает в Манчестер в группу Резерфорда. Вместе с Резерфордом тогда работали: Гейгер, Маковер, Хевеши, Чадвик, Дарвин (внук знаменитого Дарвина). Они в больших масштабах проводили исследования радиоактивности и строения атома. Атмосфера в лаборатории была очень дружественная , Бор очень быстро освоился в новом кругу в чем ему очень помог венгерский химик Хевеши. Резерфорд и его соратники были великими экспериментаторами , и в новом раскладе Бор со своим аналитическим умом взял на себя роль теоретика. Из всех физиков он серьезнее всех отнесся к Резерфордовской планетарной модели атома . В результате получилась следующая схема строения атома:
- вся масса атома сосредоточена в ядре , которое несет положительный заряд . Движение электронов совершается по орбитам разного радиуса. На орбите может быть не более семи электронов. Добавление нового электрона равносильно образованию новой оболочки, т.е. группы элементов. Несмотря на убедительность теории Резерфорд посоветовал Бору не спешить с выводами и был прав. Последний изложил свои мысли на бумаге и счастливый от работы уезжал из Манчестера домой.
Страницы: 1, 2
