Бор Нильс Хендрик Давид (1885-1962), датский физик-теоретик.
Родился 7 октября 1885 г. в Копенгагене, там же в 1908 г. окончил университет. Некоторое время работал в Кембридже (Англия) в лаборатории у светила в области физики Дж. Томсона, затем был приглашён в Манчестер в лабораторию другой знаменитости - Э. Резерфорда.
Спустя несколько лет создал и возглавил Институт теоретической физики в Копенгагене. Этот научный центр дал Бору возможность собрать вместе всех выдающихся физиков того времени. Основной заслугой учёного считается формулирование принципиально нового подхода в представлении физической картины атомных процессов. К этому времени массивный и противоречивый экспериментальный материал, работы М. Планка, А. Эйнштейна, анализ спектров излучения атомов показали необычность закономерностей микромира.
Бор предложил новую модель водородоподобного атома и открыл условия его устойчивости. Он развил идею квантования энергии Планка и на основе модели атома Резерфорда создал первую квантовую модель атома. При этом физик установил, что в атоме есть стационарные орбиты, двигаясь по которым электрон не излучает (вопреки законам электродинамики) энергию, а скачком может перейти на более близкую к атому орбиту. В момент скачка он излучает квант (порцию) энергии, равный разности энергий атома в стационарных состояниях.
Кроме этого Бор разработал и некоторые правила квантования. Он также определил основные законы спектральных линий и электронных оболочек атомов, объяснил особенности периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева и разработал свой вариант изображения этих элементов, пришёл к представлению о существующей оболочке вокруг атома.
Почему у сына и внука нобелевских лауреатов нет шансов на премию, измерял ли Нильс Бор высоту здания барометром на самом деле, играл ли он за сборную Дании по футболу и какой российский нобелиат может сказать ему спасибо за свою премию, читайте в рубрике «Как получить Нобелевку».
Как-то товарищ автора статьи по учебе, ставший известным физиком-гидродинамиком, рассказывал о своем коллеге: «Знаешь, Томас мне как-то пожаловался, что уже то, что его отцу дали Нобелевскую премию , практически ставит крест на его собственных шансах на Нобелевку. А уж то, что в семье есть знаменитый дед, делает эти шансы строго нулевыми». И действительно, и отец, и дед Томаса Бора стали нобелевскими лауреатами. А ведь, как мы знаем теперь, и прадед его номинировался на Нобелевскую премию по физиологии или медицине. Так что, если бы судьбе было угодно, в семье Боров было бы четыре поколения нобелевских лауреатов. Сегодня наша рубрика дошла до первого из увенчанных Боров.
Нильс Хендрик Давид Бор
Нобелевская премия по физике 1922 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За заслуги в исследовании строения атомов и испускаемого ими излучения».
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. Впрочем, Нильс в юности тоже был приличным вратарем: в одно время Харальд и Нильс оба играли за датский футбольный клуб Akademisk Boldklub Gladsaxe (этот профессиональный футбольный клуб и поныне выступает во втором дивизионе Датской футбольной лиги). А вот байка о том, что будущий нобелиат играл за сборную Данию по футболу - неправда. Не играл, в отличие от Харальда, который с датской командой на олимпиаде 1908 года в Лондоне дошел до полуфинала.
Нильс Бор был неординарным ребенком. Уже в школе он активно интересовался физикой, математикой и философией: гости и друзья отца были соответствующие. Например, известный датский философ Харальд Геффтинг или специалист по скандинавско-славянским связям, лингвист Вильгельм Томсен.
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). Это была чисто теоретическая работа, но в последующие два года Бор оккупировал физиологическую лабораторию отца и дополнил работу экспериментальной частью.
Пользуясь случаем, хочется развеять давно гуляющую по Интернету байку о том, как студент-Бор поставил на место профессора физики в университете (видимо, Кристиана Кристиансена, в 1884 году подтвердившего закон Стефана-Больцмана – в те годы он был единственным профессором физики), и как его поддержал Резерфорд , к которому Бор со своим профессором обратились в качестве третейского судьи.
В истории рассказывается, как студент Бор отказывался решать «скучную» физическую задачу о том, как измерить высоту башни при помощи барометра стандартным методом (измерить давление у подножия и на вершине), а предлагал другие, «издевательские» - бросить барометр с башни и замерить время падения, измерить тень, отбрасываемую барометром и тень, отбрасываемую башней, и сам барометр – и по пропорции узнать высоту башни, и даже обменять барометр на информацию о высоте башни у смотрителя здания.
Доверимся словам самого Бора – он в 1953 году опубликовал статью памяти друга: «Впервые мне посчастливилось видеть и слышать Резерфорда осенью 1911 г., когда, закончив университет в Копенгагене, я работал в Кэмбридже у Дж. Дж. Томсона , а Резерфорд приехал из Манчестера, чтобы выступить на ежегодном Кавендишском обеде». При этом даже тогда Бор с Резерфордом не познакомились, а «дружить семьями» они начали двумя годами позже.
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.
Нильс Бор и Маргрет Норлунд во время помолвки
Общественное достояние
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 «с колес» 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 – 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.
Собственно, первые последствия случились уже в том же, знаковом для Бора, 1911 году: Резерфорд опубликовал статью о своей планетарной модели атома, согласно которой вокруг крошечного ядра, подобно планетам вокруг Солнца, вращались электроны. Но поскольку ядро в модели Резерфорда заряжено положительно, а электроны – отрицательно, то возникал вопрос: как электроны не падают на него. По всем правилам классической механики и законам электромагнитного взаимодействия должно было происходить именно так.
Работа у Резерфорда в Манчестере заставила Бора работать над разрешением сложившегося противоречия. Вообще, наставничество «Крокодила» (так прозвали новозеландца физики) стало для Бора очень важным толчком к развитию. Впоследствии Бор даже писал, что Резерфорд стал для него вторым отцом.
Поработав с Резерфордом, Бор вернулся в Копенгаген – преподавать в университете и жениться. Во время свадебного путешествия молодая семья заехала в гости к Резерфордам, и с тех пор научное сотрудничество дополнилось семейной дружбой.
Свою гениальную догадку Бор сделал в 1913 году, когда познакомился с формулой Бальмера, описывающей серию спектральных линий атома водорода. Бор понял: существуют орбиты, на которых электроны не теряют энергию. И таких орбит строго определенное количество, переходя с орбиты на орбиту электрон излучает или поглощает энергию, равную разнице энергий орбит, то есть – квантованно.
В 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
Нобелевский лауреат по физике 1908 года, учитель и соавтор Нильса Бора
«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».
Имя: Нильс Бор (Niels Bohr)
Возраст: 77 лет
Место рождения: Копенгаген, Дания
Место смерти: Копенгаген, Дания
Деятельность: Датский физик-теоретик
Семейное положение: был женат
Нильс Бор - биография
Хиросима, Нагасаки, Чернобыль. В каждой из этих трагедий атомный взрыв унес тысячи жизней. Догадывался ли ученый, к каким последствиям приведут его открытия?
Детские годы, семья
Нильс Бор - классический представитель золотой молодежи Дании. Родился он в 1885 году в историческом центре Копенгагена, в богатой и образованной семье. Его мать была дочерью влиятельного банкира. Отец, профессор физиологии Копенгагенского университета, дважды номинировался на Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
С юных лет он возил Нильса и его младшего брата Харальда по удивительным местам страны -маякам, судоверфям и часовым башням. И всякий раз повторял: «В мире много тайн. Учитесь видеть незримое!»
Нильс Бор - образование
Отцовское воспитание дало плоды: в школе Нильс стал лучшим по математике и физике, затем с легкостью поступил в престижный вуз. Долговязый студент с большой головой поражал профессоров нестандартностью мышления. Там, где другие находили только одно решение задачи, Бор отыскивал десяток. «Зачем вы усложняете себе жизнь? - недоумевали преподаватели. - Ведь есть алгоритмы!» «Лишь новые пути двинут науку вперед!» - отвечал тот.
Даже стоя на воротах (Бор играл за сборную Дании по футболу), он умудрялся записывать формулы на клочках бумаги и оголенных руках.
Не был лишен будущий ученый и чувства юмора. Однажды он невероятно плохо выступил на семинаре. Из неловкого положения вышел своеобразно: «Я слышал сегодня так много скверных речей, что решил всем отомстить!»
До защиты докторской диссертации Нильса его отец не дожил каких-то пару месяцев. Впрочем, в его поддержке молодой физик уже не нуждался. Он стоял на пороге великих открытий и большой любви.
Став лучшим выпускником Копенгагенского университета, Бор получил грант на стажировку в Кембридже. От поездки в Англию он ждал многого. Ведь именно там работал Джозеф Томсон, лауреат Нобелевской премии по физике. Однако найти с ним общий язык Нильс так и не смог.
Из-за чего не поладили два гения? По одной из версий, датчанин плохо владел английским, по другой - указал Томсону на ошибку. Томсон был автором модели атома, в которой атом представлялся как шар с положительно заряженным веществом внутри, а в этом веществе, как изюм в кексе, находились отрицательно заряженные электроны. Бор не мог согласиться с этой моделью и обосновал Томсону ее ошибочность. Тот затаил обиду и на себя, и на слишком умного гостя. Физики расстались молча, с неприятным осадком в душе.
Нильс Бор - биография личной жизни
Вернувшись в Копенгаген, Нильс познакомился с Маргарет Норлунд, дочерью аптекаря. А через 3 года, летом 1912-го, влюбленные поженились. В этом браке родились шестеро сыновей. Остается лишь догадываться, как супруги понимали друг друга. Маргарет ничего не смыслила в физике, но была готова слушать мужа часами. Бор же, в свою очередь, не мог думать молча. Каждый вечер, расхаживая по кухне, он вслух размышлял о строении молекул и ядра. Маргарет при этом успевала и готовить, и конспектировать его речи.
Любовь и семейное благополучие необычайно вдохновляли Бора. Всего за несколько лет он не только развил и уточнил теорию строения атома, но и добился создания в Копенгагене Института теоретической физики, носящего ныне его имя. И это в годы европейского кризиса, в самый разгар Первой мировой!
В возрасте 37 лет Бор получил Нобелевскую премию за выдающиеся достижения в атомной физике. Была ли эта награда заслуженна и своевременна? Спорный вопрос. Во-первых, наработки Нильса казались неполными, противоречивыми и явно непригодными для практического использования. А во-вторых, являлись результатом исследований десятка физиков, работавших вместе с Бором. Среди них Лев Ландау, Эрнест Резерфорд и другие, включая сына ученого Ore Бора. И тогда, и сейчас остается невыясненным, какие из разделов теории атома принадлежали самому Бору, а какие - его коллегам.
Самое удивительное, что институт, как и сам Бор, редко работал по графику. А если озарение снисходило на ученого среди ночи, он будил и жену, и добрую половину своих коллег. «Срочно ко мне! - кричал Нильс в телефонную трубку. - Будем мыслить!» На ночной кухне Бора начал свою научную карьеру и молодой немец Вернер Гейзенберг. Через 20 лет учитель и ученик встретятся вновь - посреди Европы, скованной фашизмом.
Открытия Бора
С 1936 года Бор все глубже исследовал процессы деления ядер, а в 1938-м создал первый в Европе ускоритель заряженных частиц - циклотрон. После оккупации Дании нацистами ученый предпочел остаться в Копенгагене, несмотря на свое полуеврейское происхождение: хотел защитить институт от посягательств оккупационных властей.
Понимал ли он опасность своих открытий? Или искренне верил, что они пойдут человечеству во благо? Из идеально-романтической «спячки» Бора вывел тот самый Вернер Гейзенберг. В октябре 1941-го уже именитый немецкий физик и руководитель нацистского атомного проекта специально прибыл в Копенгаген, чтобы встретиться с бывшим учителем.
Встреча была недолгой и, наверное, самой загадочной во всей истории Второй мировой. По утверждению Бора, Гейзенберг предложил ему создать для Гитлера атомную бомбу. По версии самого Гейзенберга, он хотел уверить учителя, что сознательные немцы на создание бомбы точно не пойдут, а их работа над атомным проектом преследует исключительно мирные цели.
В этой истории неясно многое. Почему, к примеру, нацисты, зная о еврейских корнях Бора, просто не арестовали его? Ведь отправили же они в концлагерь его 84-летнюю тетю - известного датского педагога Ханну Адлер. И по какой причине американцы решили эвакуировать Бора лишь после его встречи с Гейзенбергом? Наконец, почему сам ученый, оказавшись в США, с таким энтузиазмом приступил к созданию ядерного оружия?..
Как бы то ни было, уже в начале 1944 года Бор лишился последних иллюзий в отношении мирного использования атома. Осознав личную вину в приближающейся трагедии, он попытался ее предотвратить: в мае встретился с Черчиллем, в июле направил меморандум Рузвельту , осенью через Петра Капицу обратился к Сталину . А в ответ - тишина. Означала она лишь одно: если потребуется, союзники пустят в ход ядерное оружие. Ящик Пандоры открылся.
16 июля 1945 года американцы взорвали в штате Нью-Мексико первую атомную бомбу, 6 и 9 августа сбросили заряды на Хиросиму и Нагасаки. Бор отреагировал на случившееся большой статьей в «Тайме», обвинив США в неоправданной жестокости. Но успокоило ли это его совесть? Еще один вопрос без ответа...
Ужасы Второй мировой сильно изменили Бора. Он увлекся биологией, психологией, философией естествознания и даже особенностями языка в науке и жизни. Всем «железным занавесам» вопреки, много раз приезжал в Москву с лекциями о гуманизме. В мире, полном несовершенств, он отчаянно искал гармонию.
В 1950 году ученый написал открытое письмо в ООН, в котором призвал сверхдержавы не повторять ядерных преступлений США. И через 7 лет, первым в истории, был удостоен премии «За мирный атом».
Скончался он в родном Копенгагене в 1962 году -во сне, из-за остановки сердца. За окном стоял теплый ноябрь, а в соседней комнате играли внуки.
«Мы должны помнить, что каждый из нас - часть природы, - написал незадолго до смерти Нильс Бор. - Жить в гармонии с ней - наш великий долг и главная цель». Замечательное напутствие будущим поколениям.
Нильс Бор краткая биография датского физика, одного из влиятельных физиков ХХ века, основателя современной ядерной физики изложена в этой статье.
Нильс Бор — один из создателей современной физики
Нильс Бор краткая биография
Будущий ученый появился на свет 7 октября 1885 года в Копенгагене в семье профессора физиологии. В семье было 6 детей.
Сначала он обучался в Гаммельхольмской школе, преуспевая по всем предметам. Единственное, что ему давалось с трудом, так это сочинение.
В 1903 году он стал студентом университета в Копенгагене, изучая физику, астрономию, математику и химию.
В 21 год Бор написал первую научную работу, доклад под названием «Определение поверхностного натяжения воды методом колебания струи». За эту работу в 1906 году он получил золотую медаль Датского королевского общества. А через год учеба в университете закончилась.
В 1908-1911 пишет магистерскую диссертацию, посвятив ее тепло- и электропроводности металлов, а также их магнитным и электрическим свойствам. Успешно ее защитив, Нильс принимается за написание докторской диссертации на тему «Анализ электронной теории металлов».
Защита докторского проекта прошла 13 мая 1911 года, и благодаря ей он получил стипендию от фонда Карлсберга для стажировки в Кембридже под руководством физика Томсона. Но их работа не заладилась, так как Бор имел абсолютно иные представления об атомах, нежели Томсон.
Поэтому Нильс переезжает в 1912 году в Манчестер, дабы сотрудничать с , который в 1911 году открыл ядро в атоме. Бор в 1913 году предлагает свою модель атома. За основу он брал планетарную атомную модель, которую предложил Резерфорд. Исследуя атомы и записывая об этом постулаты, он первым заприметил интересную вещь.
Согласно одному из постулатов Нильса Бора электроны движутся по стационарным орбитам, а энергия излучается только в том случае, когда осуществляется переход электрона с одной орбиты на другую. Также он объединил созданную Резерфордом модель с планковской идеей квантов. Таким образом, Бор заложил фундамент квантовой теории строения атомов.
Возвратившись домой, Нильс продолжает преподавать в университете. В 1913 году он публикует статью под названием «О строении атомов и молекул». Спустя год получает приглашение на чтение лекций по математической физике в Манчестерском университете.
В 1916 году возглавляет в Копенгагенском университете кафедру теоретической физики. При содействии ученого было открыто Институт теоретической физики, а в 1917 году его принимают в датское королевское общество.
В 1922 году ученый становится лауреатом Нобелевской премии «за заслуги в изучении строения атома». Спустя 5 лет Бор сформулировал важнейший принцип квантовой механики – это принцип дополнительности.
В 1930 году Бог переориентируется в сфере своих исследований. Теперь он занялся ядерной физикой, преобразовав институт, в котором работал, на данную тематику. В 1936 году ученый описывает процессы протекания ядерных реакций. Датское королевское общество в 1939 году избрало его своим президентом.
Как только в Германии к власти пришли нацисты, Бор начал помогать германским ученым, перебравшимся в Копенгаген. Он выступал против нацизма. Ученый Нильс Бор называл его заболеванием, от которого нужно поскорее избавиться. Даже когда ему предложили участвовать в атомном проекте в сотрудничестве с нацистами за огромные деньги, тот наотрез отказался. Бор переехал в США, где он начал работу над созданием атомной бомбы. Но в 1944 году ученый понял настолько это опасное изобретение и начал выступать с призывами запретить атомное оружие и установить над ним международный контроль.
Бор Нильс Хендрик Давид (7 октября 1885 , Копенгаген - 18 ноября 1962 , Копенгаген), датский ученый, один из создателей современной физики. Автор основополагающих трудов по квантовой механике, теории атома, атомного ядра, ядерным реакциям.
Детство и юность
Нильс Бор 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 сделать детские годы сыновей счастливыми и содержательными. Благотворное влияние семьи, в особенности - матери, играло решающую роль 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 проект, 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 целый ряд важнейших исследований, в частности по классической электронной теории металлов, составившей основу его докторской диссертации.
Работа в Англии
Через три года после окончания университета Бор приехал работать в Англию. После года пребывания в Кембридже у Дж. Дж. Томсона Бор перебрался в Манчестер к Резерфорду, лаборатория которого в то время занимала лидирующее положение. Здесь ко времени появления Бора проходили эксперименты, которые привели Резерфорда к планетарной модели атома. Точнее, модель еще находилась в стадии становления. Опыты по прохождению альфа-частиц через листочки фольги привели Резерфорда к убеждению, что в центре атома находится маленькое заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома, а вокруг ядра располагаются гораздо более легкие электроны. Поскольку атом в целом электронейтрален, суммарный заряд всех электронов должен быть по модулю равным заряду ядра, но отличаться от него знаком. Вывод о том, что заряд ядра должен быть кратен заряду электрона был важен, но оставалось еще 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 и объясняет существование изотопов. Поскольку альфа-частица - это ядро гелия, имеющее заряд +2, то при альфа-распаде, когда эта частица вылетает из ядра, "дочерний" элемент должен располагаться в таблице Менделеева на две клеточки левее "материнского", а при бета-распаде, когда из ядра вылетает электрон - на одну клеточку правее. Так был открыт "закон радиоактивных смещений". Но за этим открытием последовали и другие, гораздо более важные. Они касались самой модели атома.
Модель Резерфорда - Бора
Эту модель часто называют "планетарной" - в ней, подобно тому как планеты вращается вокруг Солнца, электроны движутся вокруг ядра. Но такой атом не может быть устойчивым: под действием кулоновского притяжения ядра каждый электрон движется с ускорением, а ускоренно движущийся заряд, согласно законам классической электродинамики, должен излучать электромагнитные волны, теряя при этом энергию. Количественный расчет показывает, что такая "радиационная неустойчивость" атома катастрофична: примерно за стомиллионную долю секунды все электроны должны были бы потерять энергию и упасть на ядро. Но в действительности ничего такого не происходит, и многие атомы вполне стабильны. Возникла проблема, которая могла показаться неразрешимой. И она действительно 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 момент 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 соединить модельные представления Резерфорда с идеей квантов, впервые высказанной Планком в 1900 . Такое соединение в корне противоречило всем положениям и традициям классической теории. Но, в то же время, эта классическая теория не отвергалась полностью: электрон рассматривался как материальная точка, движущаяся по законам классической механики, но только из всех орбит "разрешенными" объявлялись лишь те, которые отвечают "условиям квантования".
Энергии электрона на таких орбитах получаются обратно пропорциональными 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 действительно 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 учесть влияние содвижения 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.
Институт Бора в Копенгагене
После окончания работ у Резерфорда Бор вернулся в Данию, где он в 1916 был приглашен профессором в университет 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 роль в развитии квантовой физики. Несомненно, определяющее значение имели здесь исключительные личные качества его директора. Он постоянно был окружен сотрудниками и учениками (грани между первыми и вторыми в действительности и не было), которые приезжали к Бору отовсюду. К его большой 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 защищать чисто-волновую точку зрения. Именно в институте Бора формировалось то, что определило качественно новое лицо физики 20 века.
Модель Резерфорда-Бора была очевидным образом непоследовательна. В ней объединялись и положения классической теории, и то, что им явно противоречило. Чтобы устранить эти противоречия, потребовался радикальный пересмотр многих основных положений теории. Здесь и прямые заслуги Бора, и роль его научного авторитета, да и просто личного влияния были очень велики. Именно Бор понял, что для создания физической картины процессов микромира нужен иной 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 значение имели здесь 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. неквантовой) физики немаловажное значение имеет сформулированный Бором принцип соответствия.
Ядерная тематика
Бор, начав у Резерфорда с физики ядра, постоянно уделял ядерной тематике большое внимание. 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 сначала в Англию (при этом в самолете он чуть не погиб), а затем в Америку, где вместе 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 даже в 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 внимание Бор уделял сопредельным с физикой вопросам, в том числе, биологии. Его неизменно занимали философские проблемы естествознания.
Нравственный и научный авторитет Бора был исключительно высок. Любое, даже мимолетное общение с ним производило неизгладимое впечатление. Он говорил и писал так, что было видно: он напряженно ищет слова, которые бы предельно точно и правдиво выражали чувства и мысли. Глубоко прав был В. Л. Гинзбург, назвавший Бора неповторимо деликатным и мудрым.
Бор был почетным членом более 20 академий наук различных стран, лауреатом многих национальных и международных премий.