Нобелевская премия (1922).

Именем Бора назван один из химических элементов - борий.

Биография

родился в семье Кристиана Бора, профессора физиологии Копенгагенского университета,

и Эллен Бор, происходившей из богатой

и влиятельной еврейской семьи.

Родители Нильса и его младшего, горячо любимого брата Харальда (будущего крупного математика) сумели провести детские годы сыновей счастливыми и содержательными. Благотворное воздействие семьи, в особенности - матери, играло решающую в формировании их душевных качеств.

Начальное образование Нильс получил в Гаммельхольмской грамматической школе, которую окончил в 1903. В школьные годы был заядлым футболистом; позднее увлекался катанием на лыжах и парусным спортом.

Двадцати трех лет окончил Копенгагенский университет, где приобрел репутацию необыкновенно одаренного физика-исследователя. Его дипломный план, посвященный определению поверхностного натяжения воды по вибрациям водяной струи, был удостоен золотой медали Датской королевской академии наук.

В 1908-11 Бор продолжил работу в университете, где выполнил ряд важнейших исследований, в частности по классической электронной теории металлов, составившей основу его докторской диссертации.

Работа в Англии. Здесь ко времени появления Бора проходили эксперименты, которые привели Резерфорда к планетарной модели атома. Точнее, модель ещё находилась в стадии становления.

Опыты по прохождению альфа-частиц сквозь листочки фольги привели Резерфорда к убеждению, что в центре атома находится маленькое заряженное ядро, в котором сосредоточена без малого вся масса атома, а кругом ядра располагаются значительно больше легкие электроны.

Поскольку атом в целом электронейтрален, суммарный заряд всех электронов должен быть по модулю равным заряду ядра, но разниться от него знаком. Вывод о том, что заряд ядра должен быть кратен заряду электрона был важен, но оставалось ещё много неясного.

Так, были обнаружены "изотопы" - вещества с одинаковыми химическими свойствами, но с различным атомным весом. Проблема атомного номера элементов. Закон смещения.

Первым важным достижением Бора в лаборатории Резерфорда было то, что он понял: химические свойства определяются числом электронов в атоме, а, значит, зарядом ядра, а не его массой, и это объясняет наличие изотопов. Поскольку альфа-частица - это ядро гелия, имеющее заряд +2, то при альфа-распаде, когда эта частица вылетает из ядра, "дочерний" ингредиент должен размещаться в таблице Менделеева на две клеточки левее "материнского", а при бета-распаде, когда из ядра вылетает электрон - на од ну клеточку правее. Так был открыт "закон радиоактивных смещений".

Но за этим открытием последовали и другие, значительно больше важные. Они касались самой модели атома. Модель Резерфорда - Бора.

Эту модель зачастую называют "планетарной" - в ней, аналогично тому как планеты вращается около Солнца, электроны движутся около ядра. Но эдакий атом не может быть устойчивым: под действием кулоновского притяжения ядра всякий электрон движется с ускорением, а ускоренно движущийся заряд, соответственно законам классической электродинамики, должен излучать электромагнитные волны, теряя при этом энергию.

Количественный расчет показывает, что такая "радиационная неустойчивость" атома катастрофична: грубо за стомиллионную долю секунды все электроны должны были бы потерять энергию и рухнуть на ядро. Но в реальности ничего такого не происходит, и многие атомы целиком стабильны. Возникла задача, которая могла показаться неразрешимой. И она в действительности не могла быть разрешена без привлечения радикальных новых идей.

Именно такие идеи и были выдвинуты Бором. Он постулировал, что (вопреки законам механики и электродинамики) в атомах существуют такие орбиты, двигаясь по которым электроны не излучают. По Бору, орбита является стабильной, если миг количества движения находящегося на ней электрона кратен h / 2p, где h- постоянная Планка.

Излучение же происходит только при переходе электрона с одной устойчивой орбиты на другую, и вся освобождающаяся при этом энергия уносится одним квантом излучения. Энергия такого кванта, равная произведению частоты n на h, в соответствии с законом сохранения энергии, равна разности начальной и конечной энергии электрона ("Правило частот").

Таким образом, Бор предложил объединить модельные представления Резерфорда с идеей квантов, в первый раз высказанной Планком в 1900. Такое соединение в корне противоречило всем положениям и традициям классической теории. Но, в то же время, эта классическая доктрина не отвергалась полностью: электрон рассматривался как материальная точка, движущаяся по за конам классической механики, но только из всех орбит "разрешенными" объявлялись только те, которые отвечают "условиям квантования".

Энергии электрона на таких орбитах получаются назад пропорциональным и квадратам целых чисел - номеров орбит. Привлекая "правило частот", Бор пришел к выводу, что частоты излучения должны быть пропорциональны разности обратных квадратов целых чисел.

Эта закономерность впрямь была уже установлена спектроскопистами, но не находила дотоле своего объяснения. Бор объяснил не только спектр простейшего из атомов - водорода, но и гелия, в том числе, и ионизованного, показал, как учитывать воздействие движения ядра, предугадал структуру заполнения электронных оболочек, что позволило понять физически природу периодичности химических свойств элементов - периодическую таблицу Менделеева.

За эти работы Бор в 1922 был удостоен Нобелевской премии. После окончания работ у Резерфорда Бор вернулся в Данию, где он в 1916 был приглашен профессором в вуз в Копенгагене.

Через год он был избран членом Датского королевского общества (в 1939 он стал его президентом ).

В 1920 Бор создает Институт теоретической физики и становится его директором. В знак признания его заслуг, город предоставляет Бору для института исторический "Дом Пивовара".

Этому институту суждено было сыграть выдающуюся образ в развитии квантовой физики. Несомненно, определяющее важность имели в этом месте исключительные личные качества его директора .

Он непрерывно был окружен сотрудниками и учениками (грани между первыми и вторыми в реальности и не было), которые приезжали к Бору отовсюду. К его громадный интернациональной школе принадлежали Ф. Блох, О. Бор, В. Вайскопф, X. Казимир, О . Клейн, X. Крамерс, Л. Д. Ландау, К. Меллер, У. Нишика, А.Пайс, Л. Розенфельд, Дж. Уиллер и многие другие.

"Дом Пивовара" стал центром притяжения для всех теоретиков. К Бору не раз приезжал В. Гейзенберг, как раз в ту пору, когда создавался "принцип неопределенности", там вел мучительные дискуссии с Бором Э. Шредингер, пытавшийся ограждать чисто-волновую точку зрения.

Именно в институте Бора формировалось то, что определило качественно новый образ физики 20 века. Модель Резерфорда-Бора была очевидным образом непоследовательна. В ней объединялись и положения классической теории, и то, что им прямо противоречило.

Чтобы устранить эти противоречия, потребовался радикальный пересмотр многих основных положений теории. Здесь и прямые заслуги Бор а, и образ его научного авторитета, да и личное влияние были весьма велики. Именно Бор понял, что для создания физической картины процессов микромира нужен другой подход, нежели для "мира больших вещей" и он был одним из основных творцов этого подхода.

Он ввел понятие о неконтролируемом воздействии измерительных процедур, о "дополнительных" величинах - таких, что чем точнее определяется одна из них, тем большая неопределенность оказывается у другой. С именем Бора связана вероятностная (так называемая копенгагенская) интерпретация квантовой теории и рассмотрение многих ее "парадоксов".

Немалое роль имели тут дискуссии Бора с Эйнштейном, так и не примирившимся с вероятностным истолкованием квантовой механики. Для понимания закономерностей микромира и их соотношения с законами классической (т.е. не квантовой) физики немаловажное значимость имеет сформулированный Бором принцип соответствия.

В 1936 он предложил теорию составного ядра, вскоре - капельную модель, которая сыграла заметную роль при исследовании проблемы деления ядер.

Бор предсказал спонтанное деление ядер урана.

После фактического захвата Дании фашистами Бор тайно покинул родину и был доставлен в Англию (при этом в самолете он чуть не погиб), а далее в Америку, где сообща с сыном Оге работал для Манхэтеннского проекта в Лос-Аламосе.

В послевоенные годы он огромное внимание уделял проблеме контроля над ядерными вооружениями, мирного использования атома, обращался с посланиями к ООН, участвовал в создании Европейского центра ядерных исследований.

Судя по тому, что он не отказался обсуждать с советским физиком некоторые стороны "атомного проекта", находил опасным монопольное владение атомным оружием.

Большое чуткость Бор уделял сопряженным с физикой вопросам, в том числе, биологии. Его неизменно занимали философские проблемы естествознания.

Глубоко прав был В. Л. Гинзбург, назвавший Бора неповторимо деликатным и мудрым. Бор был почетным членом больше 20 академий наук различных стран, лауреатом многих национальных и международных премий. ...