Нильс Бор применил квантовую теорию Макса Планка к модели Резерфорда и создал свою знаменитую модель атома. Прежде чем перейти непосредственно к биографии Нильса Бора, хотелось бы описать вкратце его научные открытия и достижения. История Нильса Бора и Института Нильса Бора — это история научной деятельности о том, чтобы сделать неизвестное известным.
Так рождалась квантовая физика. Hильс Бор в Институте физических проблем Академии наук СССР
Во втором томе помещены работы Нильса Бора, опубликованные после 1925 г. Они охватывают в основном вопросы квантовой механики, квантовой электродинамики и теории атомного ядра. На это Нильс Бор, сторонник квантовой механики, ответил ему: «Эйнштейн, перестань указывать Богу, что он должен делать со своими игральными костями!». Бор Нильс (1885–1962), датский физик, создатель первой квантовой теории атома, президент Датской королевской АН (с 1939). Датский физик Нильс Бор внес весомый вклад в развитие теории атомного ядра и ядерных реакций.
Нильс Бор: молчание о главном
Бор является создателем квантовой теории атома водорода, в которой доказывает, что электрон вращается по определенным квантовым орбитам. В 1916 году Нильс Бор возвращается в Данию, и уже на следующий год его избирают членом Датского королевского общества. В 1939 году Бор становится президентом Датского королевского общества. До последних дней Нильс не прекращал исследования, внося вклад в развитие науки.
В 1947 году, в свой 62-й день рождения он получил от короля Дании Фредерика IX высшую национальную награду — орден Слона.
Среди знаменитых выходцев Боровской школы можно выделить: Ф. Блоха, В. Вайскопфа, Х.
Казимира, О. Бора, Л. Ландау, Дж. Уиллера и многих других.
К Бору не единожды приезжал немецкий ученый Верне Гейзенберг. Во времена, когда создавался «принцип неопределенности», с Бором дискутировал Эрвин Шредингер, который был сторонником чисто-волновой точки зрения. В бывшем «Доме Пивовара» формировался фундамент качественно новой физики двадцатого века, одним из ключевых фигурантов которой был Нильс Бор. Модель атома, предложенная датским ученым и его наставником Резерфордом, была непоследовательной.
Она объединяла постулаты классической теории и гипотезы, явно ей противоречащие. Дабы устранить эти противоречия, необходимо было радикально пересмотреть основные положения теории. В этом направлении важную роль сыграли прямые заслуги Бора, его авторитет в научных кругах, и просто личное влияние. Работы Нильса Бора показали, что для получения физической картины микромира не подойдет подход, с успехом применяющийся для «мира больших вещей», и он стал одним из основоположников такого подхода.
Ученый ввел такие понятия, как «неконтролируемое воздействие измерительных процедур» и «дополнительные величины». Копенгагенская квантовая теория С именем датского ученого связана вероятностная она же копенгагенская интерпретация квантовой теории, а также изучение ее многочисленных «парадоксов». Важную роль здесь сыграла дискуссия Бора с Альбертом Эйнштейном, которому не по душе была квантовая физика Бора в вероятностном истолковании. Ядерная тематика Начав заниматься физикой ядра еще у Резерфорда, Бор уделял ядерной тематике много внимания.
Он предложил в 1936 году теорию составного ядра, вскоре породившую капельную модель, которая сыграла весомую роль в исследовании деления ядер. В частности, Бору принадлежит предсказание спонтанного деления ядер урана. Когда фашисты захватили Данию, ученый тайно был доставлен в Англию, а затем в Америку, где совместно с сыном Оге трудился над Манхэтеннским проектом в Лос-Аламосе. В послевоенные годы Бор много времени уделял вопросам контроля над ядерным оружием и мирного применения атомов.
Он принял участие в создании центра ядерных исследований Европы и даже обращался со своими идеями к ООН. Исходя из того, что Бор не отказался обсуждать с советскими физиками определенные аспекты «ядерного проекта», он считал опасным монопольное владение атомным вооружением. Другие области знания Кроме того, Нильс Бор, биография которого подходит к концу, интересовался также вопросами сопредельными с физикой, в частности биологией. Также его интересовала философия естествознания.
Выдающийся датский ученый скончался от сердечного приступа 18 октября 1962 года в Копенгагене. Заключение Нильс Бор, открытия которого, безусловно, изменили физику, пользовался огромным научным и нравственным авторитетом. Общение с ним, даже мимолетное, производило на собеседников неизгладимое впечатление. По речи и письму Бора было видно, что он старательно подбирает слова, дабы максимально точно проиллюстрировать свои мысли.
А вторая линия — это революция постдоков. Но ведь у Бора должны были быть условия, которые позволяли ему принимать таких постдоков? Как и многие европейские университеты, копенгагенский ориентировался на то, как развивались дела в соседней Германии, но с некоторым отставанием. Например, к концу девятнадцатого века в большинстве больших немецких университетов уже был физический институт, то есть специальное здание, обычно трехэтажное, с лекционным залом человек на сто, комнатами для учебного практикума студентов, лабораторными помещениями в подвале для собственно научных исследований профессора, его ассистентов и учеников. И не забыть про квартиру, где жила семья профессора, который настаивал, чтобы университет обеспечил ему служебное жилье в здании института, чтобы ему сподручнее было всем этим хозяйством управлять. В Дании это появилось только после того, как в 1917 году Бор получил деньги на строительство аналогичного, но небольшого института. При первом личном посещении меня больше всего смутили маленькие размеры этого здания на окраине Копенгагена, несопоставимо скромного по физическим размерам по сравнению с тем образом великого научного центра мировых открытий, который сложился в голове после чтения историко-научной литературы. У Дании были какие-то амбиции?
Торговля Дании сильно выиграла во время мировой войны, хотя вскоре после ее окончания в стране тоже начался экономический кризис, как и во всей Европе. Еще интересен колониальный аспект этой истории, поскольку часто забывается, что Дания, несмотря на малость, — это еще и империя с заморскими территориями. В 1916 году они продали США свою часть Виргинских островов в Карибском море, по причине или под предлогом того, что эти острова легко могли быть захвачены Германией. Часть полученных от этой продажи средств и пошла на строительство физического института для Бора. Появляются рокфеллеровские стипендиаты. И он начинает свою деятельность по созданию мирового центра? Если бы не война, то главный центр квантовой физики возник бы, конечно, в Германии. И даже понятно где: в Мюнхене, у Зоммерфельда, в его развивающейся школе.
Он подготовил десятки самых сильных теоретиков, в том числе Паули и Гейзенберга. Но после войны Германия оказалась в международной изоляции, а Бор стал принимать у себя молодых немецких докторов, в том числе самых блестящих из Мюнхена, с зоммерфельдовской подготовкой, а потом еще и из Геттингена. По абсолютным меркам их было в целом не так много. За десять лет, с 1916 по 1927 год, всего в институте Бора работало примерно шестьдесят приезжих ученых из разных стран. Копенгагенская конференция, весна 1930, обсуждает второй кризис квантовой теории. Игрушечная пушка и горн использовались для звукового сопровождения докладов об очередных трудностях теории. Директора тогда имели большую власть, из-за чего могли возникать трения. Я уже упомянул, что журналы публиковали быстро, потому что не было реферирования.
Достаточно было, чтобы профессор написал сопроводительное письмо, что статью стоит напечатать. Профессор брал ответственность и осуществлял контроль за научным качеством всех работ, выполненных в руководимом им институте. Постдоки, работавшие в институте Бора, должны были получить от него разрешение послать свою статью в журнал. Что не всегда было легко. Бор часто читал медленно, сомневался или критиковал, задерживал нетерпеливых гениев. Или советовал сделать какие-то исправления. У Гейзенберга, например, а позже у Ландау, с этим возникли проблемы. В тот год Гейзенберг работал как бы в двух местах: в Геттингене он должен был читать лекции как приват-доцент, а в Копенгагене у него была рокфеллеровская стипендия.
И он провел часть года там и там, переезжая с места на место. А написал он свою новую работу, что тоже символично и важно, не в каком-то из этих институтов, а уехав на остров Гельголанд в Северном море спасаясь от приступа сенной лихорадки, то есть, по сути, экстерриториально. Он не был уверен, насколько важна его идея. У него самого на этот счет еще были сомнения. Но он понимал, что она не очень соответствовала ни тому, чем занимался Макс Борн, его профессор в Геттингене, ни той стратегии, которую предпочитал Бор в Копенгагене. Если бы он работал только у одного профессора, то, скорее всего, в своих работах следовал бы авторитету руководителя. Но ситуация двойного подчинения дала ему возможность большего выбора. И тем не менее ему нужно было решить, через какого из двух профессоров послать статью в печать.
Вернувшись с острова, он оставил рукопись Борну, посмотреть, а сам уехал из Геттингена делать доклад о своих предыдущих работах. Борн поразмыслил над текстом, увидел возможность интересной новой идеи для своей собственной статьи, и послал текст Гейзенберга в журнал для публикации. Постдоки приехали, поработали и уехали. Это же не научная школа в том смысле, как мы ее понимаем. Она обычно возникает из докторантов. У Зоммерфельда именно в этом немецком смысле была школа, потому что к нему студенты приходили, чтобы получить математическую подготовку, написать докторскую диссертацию и получить путевку в профессиональную теоретическую физику. Стандартный размер рокфеллеровской стипендии был сто долларов в месяц или немного больше. Тогда это были очень приличные деньги, примерно соответствовавшие зарплате экстраординарного профессора в Германии — У Бора не было такой школы, получается?
Метафорически тоже часто говорится, что у Бора была школа. Но в реальности, он очень редко руководил диссертациями: между двумя войнами, то есть с 1917 года по 1940-й, в Копенгагенском университете были защищены только четыре докторские диссертации по физике. Из которых три были экспериментальные и только одна теоретическая. И это понятно, потому что массовое производство диссертаций и докторов философии существовало в Германии, где было примерно тридцать немецкоязычных университетов плюс еще инженерные вузы и, соответственно, достаточно массовый рынок профессорских мест. Дании не были нужны свои собственные доктора физики в таком количестве, поэтому институт Бора расширялся не национально, а интернационально, за счет ученых, которые защищали свои диссертации в других странах и приезжали в Копенгаген только на время. В результате создалась не школа в стандартном смысле, а международное сообщество, где все друг друга знали, и информационный центр. Раз или два в году в Копенгагене проходила конференция, на которую съезжались несколько десятков бывших или будущих постдоков для обсуждения текущих проблем в квантовой теории. Конечно, можно сказать, что он председательствовал над всем этим процессом и контролировал результат.
Через него должны были проходить все работы, которые делались в его институте, перед отправлением в печать.
По протекции отца оба брата Бора Нильс и Харальд оказались в престижном вузе, но шкафчик в раздевалке первым получил младший сын Харальд. Талант старшего брата не впечатлил тренеров «Академиска». Только спустя 2 года в 1905 братья воссоединились. К тому времени Харальд стал ключевым полузащитником в команде. А вот Нильс Бор так и не сумел побороть в себе истинного ученого. Большая карьера вратаря прожила меньше года. В одной игре с немецкой командой инициатива всю игру была на стороне датского клуба.
Однако во время неожиданной контратаки соперники забили гол. В этот момент Нильс Бор... Естественно, матч был очень важен и, разумеется, «Академиск» проиграл. Судьба — штука коварная: та игра поставила жирный крест на футбольной карьере студента и заставила будущего лауреата Нобелевской премии оставить спорт. Шансом Харальд воспользовался на все сто. В составе родной команде младший брат не останавливался феерить и вскоре получил приглашение в сборную страны.
Бор, Нильс
Все свои открытия в этой отрасли Бор озвучит на открытой лекции перед студентами в конце того де года в Стокгольме. Нильс Бор в ответ на коронную фразу Эйнштейна про кости отвечал: «Не наше дело предписывать Богу, как ему следует управлять миром». Изучите 10 основных работ Нильса Бора и познакомьтесь с его открытиями, теориями и другими достижениями в науке.
#Нильс Бор
Спор продолжился в 1930 году на шестом конгрессе, где Бор объяснил с позиций квантовой механики парадокс фотонного ящика Эйнштейна [49] , а затем возобновился с новой силой в 1935 году после появления известной работы [51] Эйнштейна, Подольского и Розена о полноте квантовой механики см. Дискуссии не прекращались до самой смерти Эйнштейна [52] , 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 году : Я вижу, что я был … довольно резок, но ведь … ссорятся по-настоящему только братья или близкие друзья [53]. Хотя Бор так и не сумел убедить Эйнштейна в своей правоте, эти обсуждения и решения многочисленных парадоксов позволили Бору чрезвычайно улучшить ясность своих мыслей и формулировок, углубить понимание квантовой механики : Урок, который мы из этого извлекли, решительно продвинул нас по пути никогда не кончающейся борьбы за гармонию между содержанием и формой; урок этот показал нам ещё раз, что никакое содержание нельзя уловить без привлечения соответствующей формы, и что всякая форма, как бы ни была она полезна в прошлом, может оказаться слишком узкой для того, чтобы охватить новые результаты [54]. Ядерная физика 1930-е годы [ править править код ] Нильс Бор в личном кабинете 1935 В 1932 году Бор с семьёй переехал в так называемый «Дом чести», резиденцию самого уважаемого гражданина Дании, выстроенную основателем пивоваренной компании « Карлсберг ». 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 [55]. 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 [56]. Сам он внёс в это время существенный вклад в теорию строения ядра и ядерных реакций.
В 1936 году 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 [57] , создав по предложению Якова Френкеля капельную модель ядра. 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 году в совместной работе Бора с Рудольфом Пайерлсом и Георгом Плачеком , при перекрытии резонансов компаунд-ядра равновесие в системе не успевает установиться 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 году Виктором Вайскопфом , Германом Фешбахом и К.
Портером так называемой «оптической модели ядра», описывающей ядерные реакции в широком диапазоне энергий [58]. 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 [59]. Велик вклад Бора в объяснение механизма деления ядер , при котором происходит освобождение огромных количеств энергии. Деление было экспериментально обнаружено в конце 1938 года Отто Ганом и Фрицем Штрассманом и верно истолковано Лизой 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 года [60]. 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 [61]. 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 [62]. Противостояние нацизму. Борьба против атомной угрозы 1940—1950 [ править править код ] После прихода к власти в Германии нацистов Бор принял активное участие в устройстве судьбы многих учёных-эмигрантов, которые переехали в Копенгаген.
В 1933 году усилиями Нильса Бора, его брата Харальда , директора Института вакцин Торвальда Мадсена и адвоката Альберта Йоргенсена был учреждён специальный Комитет помощи учёным-беженцам [63]. После оккупации Дании в апреле 1940 года возникла реальная опасность ареста Бора в связи с его полуеврейским происхождением. Тем не менее он решил оставаться в Копенгагене, пока это будет возможно, чтобы гарантировать защиту института и своих сотрудников от посягательств оккупационных властей. В октябре 1941 года Бора посетил Гейзенберг , в то время руководитель нацистского атомного проекта. Между ними состоялся разговор о возможности реализации ядерного оружия, о котором немецкий учёный писал следующим образом: Копенгаген я посетил осенью 1941 г. К этому времени мы в «Урановом обществе» в результате экспериментов с ураном и тяжёлой водой пришли к выводу, что возможно построить реактор с использованием урана и тяжёлой воды для получения энергии. Такой разговор состоялся во время вечерней прогулки в районе Ни-Карлсберга.
Зная, что Бор находится под надзором германских политических властей и что его отзывы обо мне будут, вероятно, переданы в Германию, я пытался провести этот разговор так, чтобы не подвергать свою жизнь опасности. Беседа, насколько я помню, началась с моего вопроса, должны ли физики в военное время заниматься урановой проблемой, поскольку прогресс в этой области сможет привести к серьёзным последствиям в технике ведения войны. Бор сразу же понял значение этого вопроса, поскольку мне удалось уловить его реакцию лёгкого испуга. Он ответил контрвопросом: «Вы действительно думаете, что деление урана можно использовать для создания оружия? Бор был потрясён моим ответом, предполагая, очевидно, что я намереваюсь сообщить ему о том, что Германия сделала огромный прогресс в производстве атомного оружия. Хотя я и пытался после исправить это ошибочное впечатление, мне все же не удалось завоевать доверие Бора… [64] Таким образом, Гейзенберг намекает, что Бор не понял, что он имел в виду.
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. Тем не менее, он решил оставаться в Копенгагене, пока это будет возможно, чтобы гарантировать защиту института и своих сотрудников от посягательств оккупационных властей. В октябре 1941 Бора посетил Гейзенберг , в то время руководитель нацистского атомного проекта. Между ними состоялся разговор о возможности реализации ядерного оружия, о котором немецкий учёный писал следующим образом: Копенгаген я посетил осенью 1941 г. К этому времени мы в «Урановом обществе» в результате экспериментов с ураном и тяжёлой водой пришли к выводу, что возможно построить реактор с использованием урана и тяжёлой воды для получения энергии. Такой разговор состоялся во время вечерней прогулки в районе Ни-Карлсберга. Зная, что Бор находится под надзором германских политических властей и что его отзывы обо мне будут, вероятно, переданы в Германию, я пытался провести этот разговор так, чтобы не подвергать свою жизнь опасности. Беседа, насколько я помню, началась с моего вопроса, должны ли физики в военное время заниматься урановой проблемой, поскольку прогресс в этой области сможет привести к серьёзным последствиям в технике ведения войны.
Бор сразу же понял значение этого вопроса, поскольку мне удалось уловить его реакцию лёгкого испуга. Он ответил контрвопросом: «Вы действительно думаете, что деление урана можно использовать для создания оружия? Бор был потрясён моим ответом, предполагая, очевидно, что я намереваюсь сообщить ему о том, что Германия сделала огромный прогресс в производстве атомного оружия. Хотя я и пытался после исправить это ошибочное впечатление, мне все же не удалось завоевать доверие Бора… [60] Таким образом, Гейзенберг намекает, что Бор не понял, что он имел в виду. Однако сам Бор был не согласен с такой трактовкой своей беседы с Гейзенбергом. В 1961 в разговоре с Аркадием Мигдалом он заявил: Я понял его отлично. Он предлагал мне сотрудничать с нацистами… [61] К осени 1943 оставаться в Дании стало невозможно, поэтому Бор вместе с сыном Оге был переправлен силами Сопротивления сначала на лодке в Швецию , а оттуда на бомбардировщике в Англию , при этом они едва не погибли [62]. Тётя Бора старшая сестра его матери — известный датский педагог Ханна Адлер 1859 — 1947 — была депортирована в концлагерь несмотря на 84-летний возраст и правительственную защиту.
Вместе с тем, уже начиная с 1944 , Бор осознавал всю опасность атомной угрозы. В своём меморандуме на имя президента Рузвельта 3 июля 1944 он призвал к полному запрещению использования ядерного оружия , к обеспечению строгого международного контроля за этим и, в то же время, к уничтожению всякой монополии на мирное применение атомной энергии [62]. Впоследствии он направил в адрес руководителей США ещё два меморандума — от 24 марта 1945 и от 17 мая 1948 [64]. Бор пытался донести свои мысли до Черчилля и Рузвельта и при личных встречах с ними, однако безрезультатно. Более того, эта деятельность, а также приглашение приехать на время войны в Советский Союз , полученное от Петра Капицы в начале 1944 , привели к подозрениям в шпионаже в пользу СССР [65]. В ноябре 1945 г. Бора по заданию советской разведки и по рекомендации П. Капицы посетил советский физик Я.
Терлецкий, который задал ему ряд вопросов об американском атомном проекте об атомных реакторах. Бор рассказал лишь то, что к этому моменту было опубликовано в открытых источниках, и сообщил о визите Терлецкого контрразведывательным службам [66]. В 1950 Бор опубликовал открытое письмо ООН , настаивая на мирном сотрудничестве и свободном обмене информацией между государствами как залоге построения «открытого мира» [67]. В дальнейшем он неоднократно высказывался на эту тему, своим авторитетом подкрепляя призывы к миру и предотвращению угрозы ядерной войны [68]. Последние годы[ ] В последние годы Бор занимался, в основном, общественной деятельностью, выступал с лекциями в различных странах, писал статьи на философские темы. Непосредственно в области физики в 1940 — 1950 -х годах он продолжал заниматься проблемой взаимодействия элементарных частиц со средой. Сам Бор считал принцип дополнительности своим самым ценным вкладом в науку [69]. Он пытался расширить его применение на другие области человеческой деятельности — биологию, психологию, культуру, много размышляя о роли и значении языка в науке и жизни [70].
Скончался Нильс Бор 18 ноября 1962 от сердечного приступа. Урна с его прахом находится в семейном склепе в Копенгагене. Научная школа Бора[ Нильс Бор и его ученик Лев Ландау на празднике «День Архимеда» на физфаке МГУ 1961 Бор создал крупную международную школу физиков и многое сделал для развития сотрудничества между физиками всего мира. С начала 1920-х годов Копенгаген стал «центром притяжения» для наиболее активных физиков: большинство создателей квантовой механики Гейзенберг , Дирак, Шрёдингер и другие в то или иное время там работали, их идеи выкристаллизовывались в продолжительных изнурительных беседах с Бором [71]. Большое значение для распространения идей Бора имели его визиты с лекциями в различные страны. Так, большую роль в истории науки сыграли семь лекций, прочитанных Бором в июне 1922 в Гёттингенском университете так называемый «Боровский фестиваль» [72]. Именно тогда он познакомился с молодыми физиками Вольфгангом Паули и Вернером Гейзенбергом , учениками Зоммерфельда [73]. Свои впечатления от первой беседы с Бором во время прогулки Гейзенберг выразил следующим образом: Эта прогулка оказала сильнейшее влияние на моё последующее научное развитие, или, пожалуй, можно сказать лучше, что моё собственно научное развитие только и началось с этой прогулки.
В своём институте Бор принимал также советских учёных, многие из которых работали там подолгу. Он неоднократно приезжал в СССР , последний раз в 1961 [75]. Характер научной школы Бора и его взаимоотношений с учениками могут быть прояснены следующим эпизодом. Когда Ландау во время визита Бора в Москву в мае 1961 спросил у своего наставника: «Каким секретом вы обладали, который позволил вам в такой степени концентрировать вокруг себя творческую теоретическую молодёжь? Стоит отметить, что после смерти его основателя и бессменного руководителя Институт возглавил Оге Бор до 1970.
Учитывая это, Бор осмелился сказать, что причина этого заключалась в том, что динамика атомов не подчинялась законам классической физики.. Северный институт теоретической физики Нильса Бора считали застенчивым и замкнутым человеком, однако серия очерков, опубликованных в 1913 году, принесла ему широкое признание в научной сфере, что сделало его признанным общественным деятелем. Эти очерки были связаны с его концепцией строения атома. В 1916 году Бор отправился в Копенгаген и там, в своем родном городе, он начал преподавать теоретическую физику в Университете Копенгагена, где он учился.. Находясь в этом положении и благодаря известности, приобретенной ранее, Бор получил достаточно денег, необходимых для создания в 1920 году Северного института теоретической физики.. Датский физик руководил этим институтом с 1921 по 1962 год, когда он умер. Позднее институт изменил свое название и был назван Институтом Нильса Бора в честь его основателя.. Очень скоро этот институт стал эталоном с точки зрения наиболее важных открытий, сделанных в то время, связанных с атомом и его конформацией.. За короткое время Институт теоретической физики Северных стран был наравне с другими университетами с большим количеством традиций в этой области, такими как немецкие университеты Геттингена и Мюнхена.. Школа Копенгагена 1920-е годы были очень важны для Нильса Бора, поскольку в те годы он издал два основополагающих принципа своих теорий: принцип соответствия, изданный в 1923 году, и принцип взаимодополняемости, добавленный в 1928 году.. Вышеупомянутые принципы стали основой, на которой начала формироваться Копенгагенская школа квантовой механики, также называемая копенгагенской интерпретацией.. Эта школа нашла неблагоприятное в таких великих ученых, как тот же Альберт Эйнштейн, что после противостояния перед разнообразными экспозициями она в итоге признала Нильса Бора одним из лучших научных исследователей того времени.. С другой стороны, в 1922 году он получил Нобелевскую премию по физике за свои эксперименты, связанные с атомной перестройкой, и в том же году родился его единственный сын, Ааге Нильс Бор, который в конечном итоге обучался в институте под председательством Нильса. Позже он стал его директором и, кроме того, в 1975 году получил Нобелевскую премию по физике.. Именно в этом контексте Бор определил делящуюся характеристику плутония.. В конце этого десятилетия, в 1939 году, Бор вернулся в Копенгаген и получил назначение президентом Королевской датской академии наук.. Вторая мировая война В 1940 году Нильс Бор находился в Копенгагене, и в результате Второй мировой войны через три года он был вынужден бежать со своей семьей в Швецию, потому что Бор имел еврейское происхождение.. Там он поселился и присоединился к команде сотрудничества Манхэттенского проекта, который произвел первую атомную бомбу. Этот проект был выполнен в лаборатории, расположенной в Лос-Аламосе, в Нью-Мексико, и во время своего участия в этом проекте Бор сменил название на Николас Бейкер.. Возвращение домой и смерть В конце Второй мировой войны Бор вернулся в Копенгаген, где он снова стоял в качестве директора Северного института теоретической физики и всегда выступал за применение атомной энергии с полезными целями, всегда стремясь к эффективности в различных процессах.. Эта склонность объясняется тем, что Бор осознавал огромный ущерб, который может быть причинен тем, что он обнаружил, и в то же время он знал, что этот мощный тип энергии более конструктивно используется.
И в этом смысле Бор был еще более глубоким революционером, нежели Эйнштейн. Уже не имея никаких рациональных возражений, он отказывался принимать вероятностную картину мира уже по чисто психологическим мотивам не случайно Макс Борн, один из главных идейных доноров новой парадигмы, назвал детерминизм суеверием : если миром правит случай, ему, Эйнштейну, лучше уйти из физики в казино. Официально, правда, Эйнштейн выражался более сдержанно: детерминизм в микромире исчезает потому, что нам известны еще не все параметры, управляющие тамошними процессами, давайте не делать слишком поспешных обобщений. Но как же узнать, поспешны эти обобщения или не поспешны? С этой точки зрения и первый революционный прорыв двадцативосьмилетнего Бора три статьи, которые потрясли мир в «Philosophical Magazine» летом и осенью 1913 года вовсе не выглядит таким уж революционным. Напомним, что в 1911 году Резерфорд, этот Колумб атомной физики, пришел к выводу, что атомы которых никто не видел как тогда, так и сейчас представляют собой не сплошные шарики, а нечто вроде невообразимо микроскопических солнечных системочек, причем почти вся масса их сосредоточена в положительно заряженном ядре, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны. Что ж, скажет правоверный последователь Маха, раз такая модель лучше согласуется с опытными данными, можем пока принять и ее. Подогнать количественные характеристики таких переходов было уже делом несложной техники. И, однако же, во всем мире никто, кроме Бора, до этого не додумался. И прибавил, что у него самого много лет назад возникали подобные мысли, но не хватило духа их разработать. А у Бора хватило. В этом и заключаются самые тяжкие обязательства, налагаемые наукой в отличие от мифотворчества: ученый должен быть как предельным нигилистом, не страшащимся самых революционных гипотез, так и предельным консерватором, стремящимся во что бы то ни стало сохранить арсенал накопленных моделей. И Бор умел как никто сочетать эти несочетаемые взаимно дополнительные качества. И что особенно приятно, они позволяли ему пребывать в полной гармонии с социальной средой. Нильс Бор и Альберт Эйнштейн. Гений места Правда, и среду эту надо было еще поискать. Дания, представляющаяся из громокипящей России совершенно кукольной страной, когда-то тоже гремела, громила, овладевала, вершила, но с некоторых пор начала лишь терять, терять, покуда наконец в 1879 году не уступила Германии уже и Шлезвиг-Гольштейн кажется, на одну только Гренландию до последних лет никто не покушался и не принялась заниматься исключительно собственным благоустройством. Хотя, в соответствии с принципом дополнительности, ему можно было бы противопоставить страх и трепет Кьеркегора. В Дании и политический строй так и остался игрушечной монархией. Банки мирового уровня в крошечной Дании отсутствовали, но все же Эллен Адлер, красавица-дочь либерального еврейского финансиста, основателя Копенгагенского коммерческого банка Д. Адлера сделалась матерью будущего национального героя. Наука мирового уровня в тогдашней Дании тоже присутствовала слабо, но все же отец отца квантовой механики Христиан Бор входил в научную и культурную элиту Копенгагена, хотя в истории запечатлелся больше тем, что основал университетскую команду по такому новомодному виду спорта, как футбол, способствовав его превращению в национальное увлечение.
Нильс Бор: молчание о главном
Нильс Бор неоднократно подчеркивал параллель между гносеологическими проблемами квантовой физики и теории относительности. Нильс Бор неоднократно подчеркивал параллель между гносеологическими проблемами квантовой физики и теории относительности. Текст научной работы на тему «Бор нильс 1885–1962 датский физик-теоретик, иностранный член АН СССР, лауреат Нобелевской премии».
Нобелевку дали за ответ на вопрос, «играет ли Бог в кости»
Бор первым оценил значение открытия ядерного деления, осуществленного Лизой Мейтнер и Отто Ганом. Именно великий датчанин объяснил отличие изотопа урана-235 от других видов урана и предсказал, что его можно будет использовать для создания ядерного оружия. После прихода к власти в Германии нацистов Бор устроил нескольких эмигрировавших оттуда ученых на работу в Копенгагенский университет. Однако в апреле 1940 года нацистские войска оккупировали Данию. Бор, мать которого была еврейкой, не мог чувствовать себя на родине в безопасности.
Между тем осенью 1943-го нацисты приняли секретное решение о депортации всех 7000 датских евреев в лагеря смерти. В сентябре 1943-го Бор на рыбацкой лодке бежал в нейтральную Швецию. Хотя шведы собирались сразу переправить его в США для работы над Манхэттенским проектом, Бор отказывался покинуть Стокгольм до тех пор, пока ему не даст аудиенцию король Густав V. Ему удалось убедить престарелого монарха опасавшегося ухудшения отношений с Гитлером в необходимости предоставить в Швеции убежище для датских евреев.
Вскоре после этого почти все евреи Дании были через Эресуннский пролив переправлены на рыбацких шхунах в Швецию.
Эксперимент пришел к нему во сне и был поставлен на… сердцах лягушек! Проснувшись, Леви повторил идею из сна. Сердца двух лягушек он поместил в разные емкости с питательным раствором: в нем они продолжали биться отдельно от тела. Затем ученый стимулировал током нерв одного сердца — оно начало биться медленнее.
Но самое интересное было дальше: когда Леви добавил раствор из первой колбы во вторую, второе сердце тоже замедлило ритм! Так немец доказал, что нервный импульс рождался с помощью вещества, которое появилось в первом растворе после реакции. Позже он выяснил, что одним из таких веществ является адреналин. Стивен Кинг и «Мизери» Не только научные открытия — идеи художественных произведений тоже приходят во сне. Например, Стивену Кингу приснился сюжет романа «Мизери».
Во сне он увидел историю о том, как известный писатель попадает в плен к фанатке-садистке. По воспоминаниям Кинга, ему снилась одинокая женщина с манией преследования. В сарае она держала разную живность, в том числе свою любимицу — хрюшку Мизери с англ. Безумная фанатка назвала животное так в честь героини из романов своего кумира.
За заслуги в создании советского атомного оружия Н. Риль был удостоен высшей награды — звания Героя социалистического труда, которую ему вручил лично Берия. Отдел «С» также осуществлял тесное взаимодействие с другими специальыми разведывательными службами советского руководства, которые не входили в систему органов безопасности и военной разведки. Сталине, существовавшей в 1945—1953 годах. В курсе этого взаимодействия отдела «С» со спецслужбой главы правительства был мой заместитель по отделу и одновременно начальник научно-технической разведки НКГБ полковник Василевский. Что бы не писали и не говорили в телепередачах о Василевском, Хейфеце и Семенове их недоброжелатели Барковский и Чиков, они в то время были единственными офицерами советской разведки, которые сами смогли привлечь для работы на Советский Союз виднейших и авторитетных ученых и политиков стран Запада. Яцков, Феклисов, Квасников последний не владел иностранными языками лишь использовали проложенные ими направления работы. Они принадлежали к немногочисленной когорте советских разведчиков не кабинетного типа, а тех, кто по своему уровню мог самостоятельно работать с агентурой из числа видных иностранцев и эмигрантов. Вообще, неуважительное отношение к людям, ставшим жертвами гонений и репрессий, со стороны проживших свою жизнь в разведке в качестве чиновников и журналистов, не удивляет. Чиков, проконсультировавшись у меня по неизвестным ему эпизодам, присвоил себе уникальный экземпляр отчета комиссии Смита по атомной проблеме и до сих пор не желает вернуть эту библиографическую редкость. Вместе с Василевским я должен был подобрать физи-ков-ядерщиков для поездок в США, Англию и Канаду, чтобы привлечь западных специалистов из ядерных центров для работы в Советском Союзе. В этот же период Василевский несколько раз выезжал в Швейцарию и Италию на встречу с Бруно Понтекорво. Для прикрытия этих поездок он использовал визиты советской делегации деятелей культуры во главе с известным кинорежиссером Григорием Александровым и кинозвездой Любовью Орловой. Василевский встречался также с Жолио-Кюри. Оставаясь на Западе, Жолио-Кюри был более полезен, потому что влиял на формирование выгодной для нас пацифистской позиции видных уче-ных-атомщиков. За успешные акции в Дании, Швейцарии и Италии Василевский был поощрен солидной по тем временам денежной премией в размере тысячи долларов и отдельной квартирой в центре Москвы, что тогда было большой редкостью. Наши активные операции в Западной Европе совпали с началом «холодной войны». Мы отдавали себе отчет, что американская контрразведка подобралась довольно близко к нашим источникам информации и агентуре, обслуживающей их. Оперативная обстановка резко осложнилась. Когда был запущен наш первый реактор в 1946 году, Берия приказал прекратить все контакты с американскими источниками. На встрече со мной он предложил обдумать, как можно воспользоваться авторитетом Оппенгеймера, Ферми, Сциларда и других близких к ним ученых в антивоенном движении. Мы считали, что антивоенная кампания и борьба за ядерное разоружение может помешать американцам шантажировать нас атомной бомбой, и начали широкомасштабную политическую кампанию против ядерного превосходства США. Мы хотели связать американские правящие круги политическими ограничениями в использовании ядерного оружия — у нас атомной бомбы еще не было. Берия категорически приказал не допустить компрометации видных западных ученых связями с нашей разведкой: для нас было важно, чтобы западные ученые представляли самостоятельную, имеющую авторитет и влияние политическую силу, дружественную по отношению к Советскому Союзу. Через Фукса идея о роли и политической ответственности ученых в ядерную эпоху была доведена до Ферми, Оппенгеймера и Сциларда, которые решительно выступили против создания водородной бомбы. В своих доводах они были совершенно искренни и не подозревали, что Фукс под нашим влиянием логически подвел их к этому решению. Действуя как антифашисты, они объективно превратились в политических союзников СССР. Директива Берии основывалась на информации, полученной от Фукса в 1946 году, о серьезных разногласиях между американскими физиками по вопросам совершенствования атомного оружия и создания водородной бомбы. На совещании, состоявшемся в конце 1945 или в начале 1946 года, ученые вместе с Фуксом выступили против разработки «сверхбомбы» и столкнулись с резкими возражениями Теллера. Клаус Фукс отклонил предложение Оппенгеймера продолжить работу с ним в Принстоне, возвратился в Англию и продолжал снабжать нас исключительно важной информацией. С осени 1947 года по май 1949-го Фукс передал нашему оперативному работнику Феклисову основные теоретические разработки по созданию водородной бомбы и планы начала работ, к реализации которых приступили в США и Англии в 1948 году. Особенно ценной была полученная от Фукса информация о результатах испытаний плутониевой и урановой атомных бомб на атолле Эниветок. Фукс встречался с Феклисовым в Лондоне один раз в 3—4 месяца. Каждая встреча тщательно готовилась и продолжалась не более сорока минут. Феклисова сопровождали три оперативных работника, чтобы исключить возможность фиксации встречи службой наружного наблюдения британской контрразведки. Фукс и Феклисов так и не были зафиксированы английской контрразведкой. Фукс сам невольно способствовал своему провалу, сообщив службе безопасности, курировавшей английские атомные разработки, что его отец получил место преподавателя теологии в Лейпцигском университете в Восточной Германии. В это время американские спецслужбы разоблачили нашего агента, курьера Фукса, Голда, он опознал Фукса на фотографии, и американцы сообщили об этом английской контрразведке.
Данные измерений объектов микромира, полученные при помощи различных экспериментальных установок, в условиях, когда взаимодействие между измерительным прибором и объектом составляет неотъемлемую часть процесса измерений, находятся в своеобразном дополнительном отношении друг к другу. 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 [48]. Через месяц после конгресса в Комо , на пятом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе , начались знаменитые дискуссии Бора и Эйнштейна об интерпретации квантовой механики [49] [50]. Спор продолжился в 1930 году на шестом конгрессе, где Бор объяснил с позиций квантовой механики парадокс фотонного ящика Эйнштейна [49] , а затем возобновился с новой силой в 1935 году после появления известной работы [51] Эйнштейна, Подольского и Розена о полноте квантовой механики см. Дискуссии не прекращались до самой смерти Эйнштейна [52] , 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 году : Я вижу, что я был … довольно резок, но ведь … ссорятся по-настоящему только братья или близкие друзья [53]. Хотя Бор так и не сумел убедить Эйнштейна в своей правоте, эти обсуждения и решения многочисленных парадоксов позволили Бору чрезвычайно улучшить ясность своих мыслей и формулировок, углубить понимание квантовой механики : Урок, который мы из этого извлекли, решительно продвинул нас по пути никогда не кончающейся борьбы за гармонию между содержанием и формой; урок этот показал нам ещё раз, что никакое содержание нельзя уловить без привлечения соответствующей формы, и что всякая форма, как бы ни была она полезна в прошлом, может оказаться слишком узкой для того, чтобы охватить новые результаты [54]. Ядерная физика 1930-е годы [ править править код ] Нильс Бор в личном кабинете 1935 В 1932 году Бор с семьёй переехал в так называемый «Дом чести», резиденцию самого уважаемого гражданина Дании, выстроенную основателем пивоваренной компании « Карлсберг ». 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 [55]. 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 [56]. Сам он внёс в это время существенный вклад в теорию строения ядра и ядерных реакций. В 1936 году 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 [57] , создав по предложению Якова Френкеля капельную модель ядра. 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 году в совместной работе Бора с Рудольфом Пайерлсом и Георгом Плачеком , при перекрытии резонансов компаунд-ядра равновесие в системе не успевает установиться 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 году Виктором Вайскопфом , Германом Фешбахом и К. Портером так называемой «оптической модели ядра», описывающей ядерные реакции в широком диапазоне энергий [58]. 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 [59]. Велик вклад Бора в объяснение механизма деления ядер , при котором происходит освобождение огромных количеств энергии. Деление было экспериментально обнаружено в конце 1938 года Отто Ганом и Фрицем Штрассманом и верно истолковано Лизой 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 года [60]. 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 [61]. 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 [62]. Противостояние нацизму. Борьба против атомной угрозы 1940—1950 [ править править код ] После прихода к власти в Германии нацистов Бор принял активное участие в устройстве судьбы многих учёных-эмигрантов, которые переехали в Копенгаген. В 1933 году усилиями Нильса Бора, его брата Харальда , директора Института вакцин Торвальда Мадсена и адвоката Альберта Йоргенсена был учреждён специальный Комитет помощи учёным-беженцам [63]. После оккупации Дании в апреле 1940 года возникла реальная опасность ареста Бора в связи с его полуеврейским происхождением. Тем не менее он решил оставаться в Копенгагене, пока это будет возможно, чтобы гарантировать защиту института и своих сотрудников от посягательств оккупационных властей. В октябре 1941 года Бора посетил Гейзенберг , в то время руководитель нацистского атомного проекта. Между ними состоялся разговор о возможности реализации ядерного оружия, о котором немецкий учёный писал следующим образом: Копенгаген я посетил осенью 1941 г. К этому времени мы в «Урановом обществе» в результате экспериментов с ураном и тяжёлой водой пришли к выводу, что возможно построить реактор с использованием урана и тяжёлой воды для получения энергии. Такой разговор состоялся во время вечерней прогулки в районе Ни-Карлсберга. Зная, что Бор находится под надзором германских политических властей и что его отзывы обо мне будут, вероятно, переданы в Германию, я пытался провести этот разговор так, чтобы не подвергать свою жизнь опасности.