Нильс Бор был одним из выдающихся ученых современной физики, наиболее известным за его значительный вклад в квантовую теорию и его удостоенные Нобелевской премии исследования по структуре атомов.
Бор родился в 1885 году в Копенгагене у хорошо образованных родителей. В молодости Бор увлекся физикой. Он изучал этот предмет на протяжении всего обучения в бакалавриате и магистратуре и получил докторскую степень по физике в 1911 году в Копенгагенском университете.
Будучи еще студентом, Бор выиграл конкурс, организованный Академией наук в Копенгагене, за исследование измерения поверхностного натяжения жидкости с помощью колеблющихся струй жидкости. Работая в лаборатории своего отца (известного физиолога), Бор провел несколько экспериментов и даже сделал свои собственные стеклянные пробирки.
Бор вышел за пределы современной теории поверхностного натяжения жидкости, принимая во внимание вязкость воды, а также учет конечных амплитуд, а не бесконечно малых. Он представил свое эссе в последнюю минуту, заняв первое место и золотую медаль. Он усовершенствовал эти идеи и отправил их в Лондонское королевское общество, которое опубликовало их в журнале Philosophical Transactions Королевского общества в 1908 году, сообщает Nobelprize.org.
Его последующая работа становилась все более теоретической. Во время исследования докторской диссертации по электронной теории металлов Бор впервые натолкнулся на раннюю квантовую теорию Макса Планка, которая описывала энергию как крошечные частицы или кванты.
В 1912 году Бор работал на нобелевского лауреата J.J. Томпсон в Англии, когда его представили Эрнесту Резерфорду, чье открытие ядра и разработка атомной модели принесли ему Нобелевскую премию по химии в 1908 году. Под опекой Резерфорда Бор начал изучать свойства атомов.
Бор читал лекции по физике в Копенгагенском университете с 1913 по 1914 год и продолжал занимать аналогичную должность в Университете Виктории в Манчестере с 1914 по 1916 год. Он вернулся в Копенгагенский университет в 1916 году, чтобы стать профессором теоретической физики. В 1920 году он был назначен руководителем Института теоретической физики.
Объединив описание Резерфордом ядра и теорию Планка о квантах, Бор объяснил, что происходит внутри атома, и разработал картину строения атома. Эта работа принесла ему Нобелевскую премию в 1922 году.
В том же году, когда он начал учиться у Резерфорда, Бор женился на любви всей своей жизни, Маргарет Нёрлунд, с которой у него было шесть сыновей. Позже он стал президентом Королевской датской академии наук, а также членом научных академий по всему миру.
Когда нацисты вторглись в Данию во Второй мировой войне, Бор сумел бежать в Швецию. Последние два года войны он провел в Англии и США, где участвовал в проекте по атомной энергии. Однако для него было важно использовать его навыки во благо, а не в насилии. Он посвятил свою работу мирному использованию атомной физики и решению политических проблем, возникающих в связи с разработкой атомного оружия уничтожения. Он считал, что нации должны быть полностью открыты друг другу, и записал эти взгляды в своем Открытом письме в ООН в 1950 году.
Атомная модель
Самым большим вкладом Бора в современную физику была модель атома. Модель Бора показывает атом как маленькое, положительно заряженное ядро, окруженное орбитальными электронами.
Бор был первым, кто обнаружил, что электроны движутся по разным орбитам вокруг ядра и что число электронов на внешней орбите определяет свойства элемента.
Химический элемент Bohrium (Bh), № 107 в периодической таблице элементов, назван в его честь.
Теория жидких капель
Теоретическая работа Бора внесла значительный вклад в понимание учеными ядерного деления. Согласно его теории жидких капель, жидкая капля обеспечивает точное представление о ядре атома.
Эта теория сыграла важную роль в первых попытках расщепления атомов урана в 1930-х годах, что стало важным шагом в развитии атомной бомбы.
Несмотря на свой вклад в проект по атомной энергии в США во время Второй мировой войны, Бор был активным сторонником мирного применения атомной физики.
Квантовая теория
Концепция комплементарности Бора, о которой он писал в ряде эссе между 1933 и 1962 гг., Гласит, что электрон можно рассматривать двумя способами, либо как частицу, либо как волну, но никогда не одновременно оба.
Эта концепция, которая лежит в основе ранней квантовой теории, также объясняет, что независимо от того, как человек рассматривает электрон, все понимание его свойств должно основываться на эмпирическом измерении. Теория Бора подчеркивает, что на результаты эксперимента глубоко влияют инструменты измерения, используемые для их проведения.
Вклад Бора в изучение квантовой механики навсегда увековечен в Институте теоретической физики в Копенгагенском университете, который он помог основать в 1920 году и возглавлял до своей смерти в 1962 году. С тех пор он был переименован в Институт Нильса Бора в его честь.
Цитаты Нильса Бора
«Каждая большая и глубокая трудность несет в себе свое собственное решение. Это заставляет нас изменить свое мышление, чтобы найти его».
«Все, что мы называем реальным, состоит из вещей, которые нельзя считать реальными».
«Лучшим оружием диктатуры является секретность, но лучшим оружием демократии должно быть оружие открытости».
«Никогда не выражай себя более ясно, чем ты можешь думать».
