Нильс Бор - биография и открытия ученого физика

Нильс Бор, известный физик-теоретик и общественный деятель, занимал важное место в формировании современной физики. Ему была присуждена Нобелевская премия по физике в 1922 году. C 1917 года он являлся членом Датского королевского общества, а в 1939 году стал его президентом. Кроме того, он был членом более двадцати академий наук по всему миру, включая Советский Союз. Бор разработал первую квантовую теорию атома и активно работал над основами квантовой механики. Он также развивал теорию атомных ядер и ядерных реакций, изучая взаимодействие среды с элементарными частицами.

Великое открытие Нильса Бора лежит за трагедиями Хиросимы, Нагасаки и Чернобыля. Было бы сложно сказать, что он предвидел последствия своих разработок ядерных реакций, или осознание пришло позже, когда угроза жизни человечества стала реальной. Однако, когда Бора задействовали в создании атомной бомбы, он осознал, какую опасность несет ядерная война, и впоследствии настойчиво добивался запрета на использование оружия, способного унести жизни.

Содержание

Детство и юность

Ученый по имени Нильс Хенрик Давид Бор был рожден в Копенгагене 7 октября 1885 года и считался членом элиты столицы Дании. Его отец, Христиан Бор, был профессором физиологии в Копенгагенском университете и дважды был выдвинут на Нобелевскую премию по медицине и физиологии. Его мать, Эллен Адлер, была дочерью известного еврейского банкира Давида Баруха Адлера и его жены Дженни Рафаэль, представляющей влиятельную банкирскую династию. Родители Нильса поженились в 1881 году и у них родилось трое детей. Существуют фотографии, на которых изображен маленький Нильс Бор.

Супруги Бор были уважаемы не только в банковских кругах Копенгагена, они также заслужили признание в области культуры и политики. Христиана и Эллен ценили за свою эрудицию, общительность и гостеприимство. Бор провел свое детство и юность в доме, где часто бывали представители местной элиты и выдающиеся ученые. Он был свидетелем ожесточенных дебатов, философских дискуссий, обсуждений последних научных открытий, и впитывал полученные знания, словно губка прекрасную влагу.

Нильс Бор

После того, как мальчика отдали в учебное заведение, стало ясно, что ему нравятся точные науки, и позже он начал интересоваться философией. Неудивительно, ведь в их доме часто бывали друзья отца — физик Кристиан Кристиансен и теолог-философ Харальд Геффдинг.

Кстати, не только Нильс, но и его брат Харальд увлекались точными науками. С годами Харальд стал известным математиком, но в молодости они оба играли в футбол. И им это отлично удавалось, Нильс стоял на воротах, а брат был полузащитником. Кроме того, в молодости Бор обожал кататься на лыжах и паруснике.

В 1903 году Нильс Бор поступил в тот же университет Копенгагена, где преподавал его отец. Знания, полученные в одном из самых древних учебных заведений Дании, оказали огромное влияние на его жизнь. Он учился на факультете физики и математики, а также с увлечением изучал химию и астрономию.

Физика

Еще пока он был студентом, Бор проводил свои первые исследования в области колебаний струй жидкости, стремясь уточнить свои знания о поверхностном натяжении воды. В 1906 году его работы были высоко оценены, и теоретическая часть его исследований была награждена золотой медалью Королевского общества Дании. Преподаватели единодушно предсказывали Нильсу великое будущее в науке, восхищаясь его глубокими знаниями и настойчивостью в достижении цели. В течение следующих трех лет ученый проводил практические эксперименты, и его работу рецензировали такие известные ученые, как сэр Уильям Рамзей и сэр Джон Уильям Стретт, оба Нобелевские лауреаты 1904 года.

В 1910 году Нильс Бор защитил свой магистерский диплом, а через год успешно защитил свою докторскую диссертацию, получив докторскую степень. Его работа получила восторженные отзывы со стороны коллег, которые увидели в ней образец будущих великих открытий. В своем научном труде физик рассказал о процессах магнитных колебаний в металлах и поведении электронов. При написании диссертации Нильс обнаружил множество «белых пятен» в электродинамике. Спустя девять лет Йоханн ванн Лёвен вывел аналогичную теорему, поэтому сейчас она носит двойное имя.

В 1911 году, после защиты докторской диссертации и получения стипендии в размере 2500 крон, молодой ученый отправился в Англию. Его целью был поступок в Кембриджский университет, один из старейших университетов в Англии. На тот момент там работал нобелевский лауреат сэр Джозеф Томсон, и Нильс очень хотел стать его учеником. Он также мечтал попасть в знаменитую Кавендишскую лабораторию. Однако Томсон не проявил интерес к теме диссертации молодого ученого из Дании, так как уже был увлечен другими направлениями исследований.

Нильс был разочарован своим пребыванием в Кембридже. Он надеялся на продуктивное сотрудничество с Томсоном, но так не случилось. Вскоре он познакомился с Эрнестом Резерфордом, известным как «отец ядерной физики», и его жизнь начала меняться. Нильс уехал из Кембриджа и отправился в Манчестерский университет, где принялся изучать радиоактивность элементов и разрабатывать ядерную модель атома.

В результате сотрудничества с Резерфордом, Нильс начал разрабатывать свою собственную модель атома. Летом 1912 года ученый вернулся в Копенгаген и принял должность ассистента-профессора в университете. В течение двух лет Бор читал лекции и одновременно работал над проблемой ядерной модели атома и его строения.

В 1913 году Нильс Бор опубликовал свою статью с названием «Теория торможения заряженных частиц при их прохождении через вещество». В этой работе он изложил законы спектральных серий водорода и принцип квантовой природы света. Именно эта статья Бора стала отправной точкой для развития квантовой физики. Его работы были высоко оценены Резерфордом и Альбертом Эйнштейном, который отметил, что Бор обладает гениальной интуицией, и что его исследования имеют огромное значение для развития физики.

В 1914 году Бора пригласили в Манчестер на должность преподавателя в университете. В течение двух лет он преподавал студентам математическую физику. Затем он вернулся в Копенгаген, где продолжил свои научные исследования по вопросам структуры атома. Ему была предоставлена профессорская должность в университете специально для него.

В 1920 году Нильс Бор инициировал создание Института теоретической физики в Копенгагене, который он лично возглавил и занимал эту должность на протяжении всей своей жизни. Нельзя переоценить вклад этого учреждения в развитие квантовой механики — его достижения поистине бесценны. В конце 1920-х годов модель атома Бора была заменена более сложной — квантово-механической, и ею занимались ученики и последователи Бора.

В 1922 году разработки Нильса Бора по строению атома и его излучения были удостоены Нобелевской премии. Некоторое время спустя ученый сформулировал принцип соответствия и принцип дополнительности, которые стали основой для дальнейшего развития квантовой механики.

Бор заинтересовался ядерной физикой в 30-х годах и начал проводить исследования в этой области. Вместе с коллегами он разработал капельную модель ядра, которое может расщепляться. Это открытие приблизило ученых к пониманию процесса ядерного распада. Началась Вторая мировая война, и это открытие стало крайне важным. В своих исследованиях датский ученый изучал свойства урана-235, который может расщепляться, высвобождая огромное количество энергии. Именно это обстоятельство стало отправной точкой в вопросе создания атомной бомбы.

Во время войны Бор оказался на оккупированной территории, и вначале работал, как обычно. Но потом осознал, что с его «частичноеврейским» происхождением лучше держаться подальше от нацистов. Кроме того, его предупредили о неизбежном аресте. Ученый не стал ждать, пока окажется в фашистских тюрьмах, уехал в Швецию, а затем перебрался в Британию. Он был уверен, что атомная бомба – это технически невыполнимая задача, но ошибся. США уже активно работали над разработкой этого смертельного оружия. Америка попросила Бора о помощи, и он не отказал. Забрал с собой сына Оге и отправился в Штаты, чтобы стать одним из участников Манхэттенского проекта.

Нильс Бор известен как один из самых влиятельных ученых, причастных к разработке ядерной бомбы. Он также является автором многих других научных разработок. Однако к концу войны он осознал разрушительную силу этого оружия и высказал свое нежелание его применять. Бор удалось организовать встречу с президентом США Рузвельтом и премьер-министром Британии Черчиллем, пытаясь убедить их в необходимости контроля над гонкой вооружения, но безуспешно.

В 1955 году Нильсу Бору исполнилось 70 лет, и он был вынужден уйти в отставку со своего профессорского поста. Однако он остался руководителем созданного им института и продолжал работать над развитием квантовой физики, а также проявлял интерес к молекулярной биологии в последние годы своей жизни.

В 1961 году, за год до своей животворной смерти, Нильс Бор опубликовал книгу под названием «Атомная физика и человеческое познание», которая стала краеугольным камнем его научной деятельности. Ученый отлично осознавал разрушительную силу созданного им оружия и часто выступал в СМИ, призывая к мирному использованию атома и предупреждая об опасностях, связанных с оружием, основанным на ядерной реакции. В 1950 году Бор направил письмо в ООН, призывая международное сообщество контролировать смертоносное оружие. Через семь лет, в 1957 году, Бор стал первым обладателем премии «За мирный атом», учрежденной Фордом.

Нильс Бор был известен своим прекрасным чувством юмора и особым человечным отношением. Именно благодаря этим качествам он находил любовь и уважение среди своих коллег. В институте, который он основал, отношения между сотрудниками были словно в дружной семье. Бор интересовался не только работой, но и личной жизнью своих коллег, он радовался их успехам и огорчался, если у кого-то были проблемы. Он излучал доброту, любил приглашать гостей и всегда радушно их встречал. У Нильса не было звездного света, хотя у него было, чем гордиться. Он был лауреатом Нобелевской премии, имел ученые степени Манчестерского, Кембриджского, Эдинбургского, Принстонского, Оксфордского, Сорбонского, Гарвардского университетов и других ведущих мировых учебных заведений. Но не смотря на все его звания и награды, он оставался простым человеком.

Известный ученый вступил в брак лишь однажды и на всю свою жизнь. Его избранницей стала Маргарет, сестра Эрика Нёрлунда, близкого друга Бора еще со студенческих лет. Влюбленные поженились летом 1912 года. Маргарет оказалась замечательной супругой, поддерживая и принося тепло, уют и счастье в их семейную жизнь. Она также стала матерью для шестерых детей физика. Один из их сыновей, Оге Бор, последовал в отцовских следах и, также проявив себя в области физики, стал лауреатом Нобелевской премии в 70-х годах.

Бор получил признание не только от правительства, но и от компании «Карлсберг», которая подарила ему резиденцию под названием «Дом чести» в 1930-х годах. Нильс Бор принимал у себя дома множество известных гостей, включая королеву Великобритании Елизавету и мировых лидеров.

Однако в жизни ученого также были трагические моменты. В 1934 году погиб его старший сын Христиан, который утонул во время шторма на яхте, его тело так и не было найдено.

Семейство Бор в течение многих лет было близкими друзьями с семьей еще одного известного физика — Резерфорда. Нильс выражал глубокую благодарность Эрнесту за участие в его жизни и часто называл его своим вторым отцом.

Смерть

По мнению биографов великого ученого, Нильс уже в 16 лет определился с своими религиозными убеждениями. Он глубоко уважал Бога, хотя не придерживался духовных догм религии.

Бор считал, что человек не вправе указывать Всевышнему, как управлять миром. В последние годы жизни он увлекался философскими темами, писал множество статей, занимался общественной деятельностью и читал лекции.

В возрасте 77 лет скончался Нильс Бор 18 ноября 1962 года от сердечного приступа. Его тело было кремировано, а урна с его прахом похоронена в семейном склепе на кладбище в Копенгагене.

Интересные факты

В доме Бора всегда была подкова над входной дверью. Один из его гостей однажды удивился, увидев этот простой символ, и спросил у ученого с мировым именем, верит ли он, что старая подкова может принести счастье. Бор улыбнулся и ответил, что, конечно, не верит, но у подковы есть удивительное свойство приносить счастье тем, кто даже не хочет в это верить.
Когда нацисты пришли к власти в Германии, им было запрещено принимать Нобелевскую премию. Два немецких физика, Джеймс Франк и Макс фон Лауэ, не могли обладать своими медалями, поэтому они решили спрятать их у Бора. В 1940 году немецкие войска вошли в Копенгаген, и тогда Нильс придумал умный ход с царской водкой. Он растворил медали в ней, чтобы спрятать их. По окончании войны ученый извлек золото, спрятанное таким оригинальным способом, и смог передать его Шведской королевской академии наук. Там снова отлить новые медали и вручить их лауреатам второй раз.
В честь выдающегося ученого был назван 107-й элемент таблицы Менделеева. В 1997 году официально было присвоено название борий. Ранее в СССР под именем борий обозначался другой элемент таблицы – 105-й (нильсборий). Позже этот элемент был переименован в дубний.

Память

Институт в Копенгагене, основанный великим ученым, был назван в его честь. После его смерти руководство институтом теоретической физики перешло к его сыну — Оге Бору.

Имя Бора было увековечено в 1963 и 1985 годах изданием марок в Дании с его портретом. В 1985 году на его честь был назван астероид 3948. В 1964 году один из лунных кратеров был назван в честь Нильса Бора. В 1997 году в Дании выпустили банкноту 500 крон с его изображением. В 1998 году английский драматург Майкл Фрейн опубликовал свою пьесу «Копенгаген», посвященную исторической встрече Гейзенберга и Бора.