Онлайн
7 октября 1885 года в Дании родился Нильс Хенрик Давид Бор, которому суждено было стать одним из величайших ученых в мире. «Великий датчанин» занимался квантовой физикой на протяжении всей своей жизни. Именно он выдвинул первые идеи этой новой науки и работал со всеми, кто помогал ее развивать.
Нильс Бор родился в семье очень талантливого ученого Христиана Харальда Лаурица Петера Эмиля Бора — крупного физиолога и специалиста по химии дыхания. Христиан открыл так называемый эффект Бора, суть которого заключается в том, что кривая насыщения крови гемоглобином зависит от кислотности крови. За свои исследования отец Нильса трижды номинировался на Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Нужно сказать, что семья Боров вообще была исключительно талантлива и одарена во всем. Взять хотя бы брата Нильса, Харальда. Он не только стал математиком, но и был очень сильным датским футболистом.
Нильс Бор был неординарным ребенком. Уже в школе он активно интересовался физикой, математикой и философией. В 1903 году он поступил в Копенгагенский университет, и первая же его крупная исследовательская работа по измерению поверхностного натяжения воды по колебанию водной струи удостоилась Золотой медали Датской королевской академии наук (1905).
В 1910 году Бор стал магистром. Одновременно с получением последней «учебной» степени, в жизни будущего нобелиата случилось и еще одно важное событие: он познакомился с Маргрет Норлунд, сестрой математика Нильса Норлунда. В 1912 году они зарегистрируют свой брак.
В 1911 году Бор защитил докторскую диссертацию – и снова блестяще, и снова его работа представляла самостоятельный и очень сильный труд, на сей раз – по электронной теории металлов. Попутно он доказал теорему статистической механики, из которой следовало, что суммарный магнитный момент любой совокупности электрических зарядов, которые движутся в электрическом поле по законам классической механики, равен нулю (в 1919 году эту теорему независимо от Бора докажет датская же женщина физик, Хендрика Йоханна ван Левен, и теорема получит название теоремы Бора – ван Левен).
Из теоремы Бора-ван Левен следовал один важный вывод: в рамках классической физики объяснить магнитные свойства металлов не получится. Так что диссертация Бора стала первым шагом великого физика к «квантовому откровению».
В том же 1911 году Бор получает стипендию в 2500 крон для стажировки за границей. И, естественно, едет в столицу мировой физики – Великобританию, в Кавендишскую лабораторию. Работать под руководством учителя и воспитателя многих нобелевских лауреатов, сэра Джозефа Джона Томсона. И получает жестокий удар – приехав, молодой ученый находит ошибку в вычислениях своего наставника, сообщает ему и…
«Я был разочарован, Томсона не заинтересовало то, что его вычисления оказались неверными. В этом была и моя вина. Я недостаточно хорошо знал английский и потому не мог объясниться… Томсон был гением, который, на самом деле, указал путь всем… В целом, работать в Кембридже было очень интересно, но это было абсолютно бесполезным занятием», — так пишет Бор о своем начальнике.
Ученому стало ясно, что сейчас самое интересное происходит в Манчестере, где творит другой ученик Томсона – Эрнест Резерфорд. Нужно сказать, что за два года до приезда Бора в Англию Резерфорд, уже нобелевский лауреат, делает свое знаменитое открытие – строение ядра атома. В лаборатории только о том и говорили: какие последствия для физики повлечет за собой это открытие.
Сама же квантовая теория строения атома берет свое начало с 1913 года, когда Бор стал работать над формулой Бальмера, описывающей серию спектральных линий атома водорода. Бор понял, что существуют орбиты, на которых электроны не теряют энергию. За год до этого, летом 1912 года, он прислал Резерфорду черновик статьи, посвященной проблеме устойчивости атома. По сути Нильс Бор впервые смог объяснить, почему электроны не падают на ядро атома.
В том же 1913 году увидели свет три части статьи Бора «О строении атомов и молекул», которые описывали объединенную квантовую модель атома Бора-Резерфорда. Что любопытно – статья вышла в философском журнале, Philosophical Magazine. С той поры и началось триумфальное шествие Бора по миру физики. Достаточно вспомнить две цитаты о его теории, ставшие классическими.
«Я считаю первоначальную квантовую теорию спектров, выдвинутую Бором, одной из самых революционных из всех когда-либо созданных в науке; и я не знаю другой теории, которая имела бы больший успех». Эрнест Резерфорд
«Все мои попытки приспособить теоретические основы физики к этим результатам [то есть следствиям закона Планка для излучения черного тела] потерпели полную неудачу. Это было так, точно из-под ног ушла земля и нигде не было видно твердой почвы, на которой можно было бы строить. Мне всегда казалось чудом, что этой колеблющейся и полной противоречий основы оказалось достаточным, чтобы позволить Бору — человеку с гениальной интуицией и тонким чутьем — найти главные законы спектральных линий и электронных оболочек атомов, включая их значение для химии. Это мне кажется чудом и теперь. Это наивысшая музыкальность в области мысли». Альберт Эйнштейн
Нильс Бор и Альберт Эйнштейн
Неудивительно, что Нобелевская премия Бору досталась сравнительно быстро – через девять лет после создания его теории. Любопытно, что одним из тех, кто номинировал Бора на Нобеля в том самом 1922 году, был первый нобелевский лауреат по физике, Вильгельм Конрад Рентген.
Любопытный факт: как раз во время получения Нобелевской премии Бор был занят очень важной работой – объяснял периодическую таблицу Менделеева с позиций своей модели атома. Именно за этот труд в 1929 году Бора номинировали и на Нобелевскую премию по химии.
Сольвеевский конгресс 1927 года, Брюссель. На фото 18 Нобелевских лауреатов и ряд других крупнейших ученых XX века. Нильс Бор крайний справа во втором ряду
В 1939 году Нильс Бор сделал открытие, изменившее мир навсегда. 26 января на конференции по теоретической физике в Вашингтоне он впервые сообщил о делении ядра урана. Позднее вышла его совместная статья с американским физиком Джоном Уилером («Механизм деления ядер»), где было дано объяснение механизма деления ядра на основе капельной модели. Работы Бора позволили создать как ядерное оружие, так и атомные реакторы.
«Деление ядра урана на две части, из которых каждая представляет собой гигантское атомарное пушечное ядро с огромной энергией в 100 миллионов электронвольт, — это величайшая энергия, которая когда-либо высвобождалась человеком», — писали журналисты The New York Times в том же году.
Нильс Бор, тем не менее, неоднократно публично выступал против применения ядерного оружия, пытался донести до руководителей мировых держав его разрушительную силу. После Второй мировой войны Бор вернулся в родную Данию и возглавил Датскую комиссию по мирному использованию атомной энергии.
Ученый скончался 18 ноября 1962 года в возрасте 77 лет. Причиной смерти стал сердечный приступ. В честь Нильса Бора назван 107 элемент таблицы Менделеева — радиоактивный искусственно полученный химический элемент Борий (Bh).
В публикации использованы материалы scientificrussia, indicator.
