ნილს ბორი არის დანიელი ფიზიკოსი და საზოგადო მოღვაწე, თანამედროვე ფიზიკის ერთ-ერთი ფუძემდებელი. ის იყო კოპენჰაგენის თეორიული ფიზიკის ინსტიტუტის დამფუძნებელი და ხელმძღვანელი, მსოფლიო სამეცნიერო სკოლის დამფუძნებელი და ასევე სსრკ მეცნიერებათა აკადემიის უცხოელი წევრი. ეს სტატია მიმოიხილავს ნილს ბორის ცხოვრების ისტორიას და მის მთავარ მიღწევებს.
დამსახურება
დანიელმა ფიზიკოსმა ბორ ნილსმა დააფუძნა ატომის თეორია, რომელიც ეფუძნება ატომის პლანეტარული მოდელს, კვანტურ ცნებებსა და პირადად მის მიერ შემოთავაზებულ პოსტულატებს. გარდა ამისა, ბორს ახსოვთ მისი მნიშვნელოვანი ნაშრომით ატომის ბირთვის, ბირთვული რეაქციების და ლითონების თეორიაზე. ის იყო კვანტური მექანიკის შექმნის ერთ-ერთი მონაწილე. ფიზიკის სფეროში განვითარებული მოვლენების გარდა, ბორი ფლობს უამრავ ნაშრომს ფილოსოფიასა და საბუნებისმეტყველო მეცნიერებებზე. მეცნიერი აქტიურად იბრძოდა ატომური საფრთხის წინააღმდეგ. 1922 წელს მიენიჭა ნობელის პრემია.
ბავშვობა
მომავალი მეცნიერი ნილს ბორი დაიბადა კოპენჰაგენში 1885 წლის 7 ოქტომბერს. მისი მამა, კრისტიანი, ადგილობრივი უნივერსიტეტის ფიზიოლოგიის პროფესორი იყო, ხოლო დედა, ელენე, მდიდარი ებრაული ოჯახიდან იყო. ნილსს ჰყავდა უმცროსი ძმა ჰარალდი. მშობლები ცდილობდნენ შვილის ბავშვობა ბედნიერი და დატვირთული ყოფილიყო. დადებითიოჯახის და განსაკუთრებით დედის გავლენამ უდიდესი როლი ითამაშა მათი სულიერი თვისებების განვითარებაში.
განათლება
ბორმა დაწყებითი განათლება მიიღო გამელჰოლმის სკოლაში. სკოლის წლებში უყვარდა ფეხბურთი, მოგვიანებით - თხილამურებით სრიალი და ნაოსნობა. ოცდასამი წლის ასაკში ბორმა დაამთავრა კოპენჰაგენის უნივერსიტეტი, სადაც იგი განიხილებოდა, როგორც არაჩვეულებრივად ნიჭიერი მკვლევარი ფიზიკოსი. მისი სადიპლომო პროექტისთვის წყლის ზედაპირული დაძაბულობის განსაზღვრის შესახებ წყლის ჭავლის ვიბრაციის გამოყენებით, ნილსს მიენიჭა ოქროს მედალი დანიის სამეფო მეცნიერებათა აკადემიისგან. განათლების მიღების შემდეგ, დამწყები ფიზიკოსი ბორ ნილსი დარჩა უნივერსიტეტში სამუშაოდ. იქ მან ჩაატარა არაერთი მნიშვნელოვანი კვლევა. ერთ-ერთი მათგანი მიეძღვნა ლითონების კლასიკურ ელექტრონულ თეორიას და საფუძვლად დაედო ბორის სადოქტორო დისერტაციას.
ფიქრი ჩარჩოს მიღმა
ერთ დღეს სამეფო აკადემიის პრეზიდენტს, ერნესტ რეზერფორდს დახმარება სთხოვა კოპენჰაგენის უნივერსიტეტის კოლეგამ. ეს უკანასკნელი აპირებდა თავის სტუდენტს მიეღო ყველაზე დაბალი შეფასება, როცა თვლიდა, რომ იმსახურებდა „შესანიშნავ“შეფასებას. დავის ორივე მხარე შეთანხმდა, რომ დაეყრდნო მესამე მხარის, გარკვეული არბიტრის აზრს, რომელიც გახდა რეზერფორდი. საგამოცდო კითხვის მიხედვით, სტუდენტს უნდა აეხსნა, თუ როგორ შეიძლება ბარომეტრის გამოყენება შენობის სიმაღლის დასადგენად.
მოსწავლემ უპასუხა, რომ ამისათვის საჭიროა ბარომეტრი მიაკრათ გრძელ თოკს, ახვიდეთ შენობის სახურავზე, ჩამოწიოთ მიწაზე და გაზომოთ ჩამოსული თოკის სიგრძე. ერთი მხრივ, პასუხი იყოაბსოლუტურად მართალია და სრული, მაგრამ მეორეს მხრივ, მას ცოტა საერთო ჰქონდა ფიზიკასთან. შემდეგ რეზერფორდმა შესთავაზა სტუდენტს ხელახლა ეცადა პასუხის გაცემა. მან მას ექვსი წუთი დაუთმო და გააფრთხილა, რომ პასუხი უნდა ასახავდეს ფიზიკური კანონების გაგებას. ხუთი წუთის შემდეგ, მას შემდეგ რაც მოსწავლისგან გაიგო, რომ ის რამდენიმე გადაწყვეტილებიდან საუკეთესოს ირჩევდა, რეზერფორდმა სთხოვა მას წინასწარ ეპასუხა. ამჯერად მოსწავლემ შესთავაზა, ბარომეტრით ავიდნენ სახურავზე, ჩამოაგდონ, გაზომონ დაცემის დრო და სპეციალური ფორმულით გაეგოთ სიმაღლე. ამ პასუხმა დააკმაყოფილა მასწავლებელი, მაგრამ მან და რეზერფორდმა ვერ უარყვეს მოსწავლის დანარჩენი ვერსიების მოსმენის სიამოვნება.
შემდეგი მეთოდი ეფუძნებოდა ბარომეტრის ჩრდილის სიმაღლისა და შენობის ჩრდილის სიმაღლის გაზომვას და შემდეგ პროპორციის ამოხსნას. რეზერფორდს მოეწონა ეს ვარიანტი და მან ენთუზიაზმით სთხოვა სტუდენტს გამოეყო დარჩენილი მეთოდები. შემდეგ სტუდენტმა მას უმარტივესი ვარიანტი შესთავაზა. თქვენ უბრალოდ უნდა დააყენოთ ბარომეტრი შენობის კედელთან და გააკეთოთ ნიშნები, შემდეგ დათვალოთ ნიშნები და გაამრავლოთ ისინი ბარომეტრის სიგრძეზე. სტუდენტს სჯეროდა, რომ ასეთი აშკარა პასუხი აუცილებლად არ უნდა გამოგრჩეს.
იმისთვის, რომ მეცნიერთა თვალში არ ჩაითვალოს ჯოკერად, სტუდენტმა შემოგვთავაზა ყველაზე დახვეწილი ვარიანტი. მან თქვა, რომ ბარომეტრს სიმები მიამაგრა, თქვენ უნდა გადაატრიალოთ იგი შენობის ძირში და მის სახურავზე, სიმძიმის სიდიდის გაზომვით. მიღებულ მონაცემებს შორის განსხვავებიდან, სურვილის შემთხვევაში, შეგიძლიათ გაიგოთ სიმაღლე. გარდა ამისა, შენობის სახურავიდან ძაფზე ქანქარის ატრიალებით შეიძლება განისაზღვროს სიმაღლე პრეცესიის პერიოდიდან.
ბოლოს და ბოლოს, სტუდენტიშესთავაზა შენობის მენეჯერის მოძებნა და მშვენიერი ბარომეტრის სანაცვლოდ მისგან სიმაღლე გაეგო. რეზერფორდმა ჰკითხა, მართლა არ იცოდა თუ არა სტუდენტმა პრობლემის საყოველთაოდ მიღებული გადაწყვეტა. მან არ დაუმალა ის, რაც იცოდა, მაგრამ აღიარა, რომ მობეზრდა მასწავლებლების მიერ მისი აზროვნების დაწესება სტუდენტებზე, სკოლასა და კოლეჯში და მათი უარყოფა არასტანდარტული გადაწყვეტილებების შესახებ. როგორც თქვენ ალბათ მიხვდით, ეს სტუდენტი იყო ნილს ბორი.
ინგლისში გადასვლა
უნივერსიტეტში სამი წლის მუშაობის შემდეგ, ბორი გადავიდა ინგლისში. პირველ წელს მუშაობდა კემბრიჯში ჯოზეფ ტომსონთან, შემდეგ გადავიდა ერნესტ რეზერფორდში მანჩესტერში. რეზერფორდის ლაბორატორია იმ დროს ყველაზე გამორჩეულად ითვლებოდა. ცოტა ხნის წინ მასში ჩატარდა ექსპერიმენტები, რამაც დასაბამი მისცა ატომის პლანეტარული მოდელის აღმოჩენას. უფრო ზუსტად, მოდელი მაშინ ჯერ კიდევ საწყის ეტაპზე იყო.
ექსპერიმენტებმა ალფა ნაწილაკების ფოლგაში გავლის შესახებ რეზერფორდს საშუალება მისცა გაეგო, რომ ატომის ცენტრში არის პატარა დამუხტული ბირთვი, რომელიც ატომის თითქმის მთელ მასას შეადგენს და მსუბუქი ელექტრონები განლაგებულია გარშემო. ის. ვინაიდან ატომი ელექტრულად ნეიტრალურია, ელექტრონების მუხტების ჯამი უნდა იყოს ბირთვის მუხტის მოდულის ტოლი. დასკვნა, რომ ბირთვის მუხტი არის ელექტრონის მუხტის ნამრავლი, ცენტრალური იყო ამ კვლევისთვის, მაგრამ ჯერჯერობით გაურკვეველი რჩებოდა. ამის ნაცვლად, გამოვლენილია იზოტოპები - ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ იგივე ქიმიური თვისებები, მაგრამ განსხვავებული ატომური მასები.
ელემენტების ატომური რაოდენობა. გადაადგილების კანონი
რაზერფორდის ლაბორატორიაში მუშაობისას ბორი მიხვდა, რომ ქიმიური თვისებები დამოკიდებულია რაოდენობაზეელექტრონები ატომში, ანუ მისი მუხტიდან და არა მასიდან, რაც ხსნის იზოტოპების არსებობას. ეს იყო ბორის პირველი მნიშვნელოვანი მიღწევა ამ ლაბორატორიაში. ვინაიდან ალფა ნაწილაკი ემაგრება ჰელიუმის ბირთვს +2 მუხტით, ალფა დაშლის დროს (ნაწილაკი გამოფრინდება ბირთვიდან), პერიოდულ სისტემაში "ბავშვი" ელემენტი უნდა განთავსდეს ორი უჯრედი მარცხნივ, ვიდრე " დედა“, ხოლო ბეტა დაშლის დროს (ელექტრონს გამოფრინავს ბირთვიდან) - ერთი უჯრედი მარჯვნივ. ასე ჩამოყალიბდა „რადიოაქტიური გადაადგილების კანონი“. გარდა ამისა, დანიელმა ფიზიკოსმა გააკეთა რამდენიმე უფრო მნიშვნელოვანი აღმოჩენა, რომელიც ეხებოდა ატომის მოდელს.
Rutherford-Bohr მოდელი
ამ მოდელს პლანეტასაც უწოდებენ, რადგან მასში ელექტრონები ბრუნავენ ბირთვის გარშემო, ისევე როგორც მზის გარშემო არსებული პლანეტები. ამ მოდელს მრავალი პრობლემა ჰქონდა. ფაქტია, რომ მასში მყოფი ატომი კატასტროფულად არასტაბილური იყო და ენერგია წამის ას მემილიონედში დაკარგა. სინამდვილეში ეს არ მოხდა. პრობლემა, რომელიც წარმოიშვა, გადაუჭრელი ჩანდა და რადიკალურად ახალ მიდგომას მოითხოვდა. სწორედ აქ დაამტკიცა თავი დანიელმა ფიზიკოსმა ბორ ნილსმა.
ბორმა თქვა, რომ ელექტროდინამიკისა და მექანიკის კანონების საწინააღმდეგოდ, ატომებში არის ორბიტები, რომლებიც მოძრაობენ, რომლებზეც ელექტრონები არ ასხივებენ. ორბიტა სტაბილურია, თუ მასზე განთავსებული ელექტრონის კუთხური იმპულსი უდრის პლანკის მუდმივის ნახევარს. გამოსხივება ხდება, მაგრამ მხოლოდ ელექტრონის ერთი ორბიტიდან მეორეზე გადასვლის მომენტში. მთელი ენერგია, რომელიც გამოიყოფა ამ შემთხვევაში, ატარებს რადიაციის კვანტს. ასეთ კვანტს აქვს ენერგია ტოლი ბრუნვის სიხშირისა და პლანკის მუდმივის ნამრავლის, ან სხვაობის საწყისსა დაელექტრონის საბოლოო ენერგია. ამრიგად, ბორმა გააერთიანა რეზერფორდის ნაშრომი და კვანტების იდეა, რომელიც შემოთავაზებული იყო მაქს პლანკის მიერ 1900 წელს. ასეთი გაერთიანება ეწინააღმდეგებოდა ტრადიციული თეორიის ყველა დებულებას და ამავე დროს, მთლიანად არ უარყო იგი. ელექტრონი განიხილებოდა, როგორც მატერიალური წერტილი, რომელიც მოძრაობს მექანიკის კლასიკური კანონების მიხედვით, მაგრამ მხოლოდ ის ორბიტებია, რომლებიც აკმაყოფილებენ „კვანტიზაციის პირობებს“„დაშვებული“. ასეთ ორბიტებში ელექტრონის ენერგია უკუპროპორციულია ორბიტის რიცხვების კვადრატებთან.
წარმოება "სიხშირის წესიდან"
„სიხშირეების წესზე“დაყრდნობით, ბორმა დაასკვნა, რომ გამოსხივების სიხშირეები პროპორციულია მთელი რიცხვების შებრუნებულ კვადრატებს შორის სხვაობისა. ადრე, ეს ნიმუში დაადგინეს სპექტროსკოპისტებმა, მაგრამ თეორიული ახსნა ვერ იპოვეს. ნილს ბორის თეორიამ შესაძლებელი გახადა აეხსნა არა მხოლოდ წყალბადის (ატომებიდან ყველაზე მარტივი), არამედ ჰელიუმის სპექტრი, მათ შორის იონიზირებულიც. მეცნიერმა აჩვენა ბირთვის მოძრაობის გავლენა და იწინასწარმეტყველა, თუ როგორ ივსება ელექტრონული გარსები, რამაც შესაძლებელი გახადა მენდელეევის სისტემაში ელემენტების პერიოდულობის ფიზიკური ბუნების გამოვლენა. ამ მოვლენებისთვის ბორს 1922 წელს მიენიჭა ნობელის პრემია.
ბორის ინსტიტუტი
რეზერფორდის მუშაობის დასრულების შემდეგ უკვე აღიარებული ფიზიკოსი ბორ ნილსი დაბრუნდა სამშობლოში, სადაც 1916 წელს მიიწვიეს კოპენჰაგენის უნივერსიტეტის პროფესორად. ორი წლის შემდეგ ის გახდა დანიის სამეფო საზოგადოების წევრი (1939 წელს მეცნიერი ხელმძღვანელობდა მას).
1920 წელს ბორმა დააარსა თეორიული ინსტიტუტიფიზიკა და გახდა მისი ლიდერი. კოპენჰაგენის ხელისუფლებამ, ფიზიკოსის დამსახურების აღიარებით, მას ინსტიტუტისთვის ისტორიული „ლუდის სახლის“შენობა გადასცა. ინსტიტუტმა გაამართლა ყველა მოლოდინი და განსაკუთრებული როლი შეასრულა კვანტური ფიზიკის განვითარებაში. აღსანიშნავია, რომ ამაში გადამწყვეტი როლი ითამაშა ბორის პიროვნულმა თვისებებმა. ის გარშემორტყმული იყო ნიჭიერი თანამშრომლებითა და სტუდენტებით, რომელთა შორის საზღვრები ხშირად უხილავი იყო. ბორის ინსტიტუტი საერთაშორისო იყო, ხალხი ყველგან ცდილობდა მასში ჩავარდნას. ბორის სკოლის ცნობილ ადამიანებს შორის არიან: ფ. ბლოხი, ვ. ვაისკოფი, ჰ. კაზიმირი, ო. ბორა, ლ. ლანდაუ, ჯ. უილერი და მრავალი სხვა.
გერმანელი მეცნიერი ვერნე ჰაიზენბერგი არაერთხელ ეწვია ბორს. იმ დროს, როდესაც იქმნებოდა „გაურკვევლობის პრინციპი“, ერვინ შროდინგერი, რომელიც წმინდა ტალღური თვალსაზრისის მომხრე იყო, ბორთან განიხილავდა. მეოცე საუკუნის თვისობრივად ახალი ფიზიკის საფუძველი ჩაეყარა ყოფილ ლუდის სახლში, რომლის ერთ-ერთი მთავარი ფიგურა იყო ნილს ბორი.
დანიელი მეცნიერის და მისი მენტორის რეზერფორდის მიერ შემოთავაზებული ატომის მოდელი არათანმიმდევრული იყო. იგი აერთიანებდა კლასიკური თეორიის პოსტულატებს და ჰიპოთეზებს, რომლებიც აშკარად ეწინააღმდეგებოდა მას. ამ წინააღმდეგობების აღმოსაფხვრელად საჭირო იყო თეორიის ძირითადი დებულებების რადიკალურად გადახედვა. ამ მიმართულებით მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა ბორის უშუალო დამსახურებამ, მისმა ავტორიტეტმა სამეცნიერო წრეებში და უბრალოდ პირადი გავლენა. ნილს ბორის ნაშრომმა აჩვენა, რომ მიკროსამყაროს ფიზიკური სურათის მისაღებად მიდგომა, რომელიც წარმატებით გამოიყენება "დიდი საგნების სამყაროსთვის" არ არის შესაფერისი და გახდაამ მიდგომის ერთ-ერთი ფუძემდებელი. მეცნიერმა შემოიტანა ისეთი ცნებები, როგორიცაა "გაზომვის პროცედურების უკონტროლო გავლენა" და "დამატებითი რაოდენობები".
კოპენჰაგენის კვანტური თეორია
კვანტური თეორიის ალბათური (აგრეთვე კოპენჰაგენის) ინტერპრეტაცია, ისევე როგორც მისი მრავალი "პარადოქსის" შესწავლა დანიელი მეცნიერის სახელს უკავშირდება. აქ მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა ბორის დისკუსიამ ალბერტ აინშტაინთან, რომელსაც არ მოსწონდა ბორის კვანტური ფიზიკა ალბათური ინტერპრეტაციით. დანიელი მეცნიერის მიერ ჩამოყალიბებულმა „კორესპონდენციის პრინციპმა“მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა მიკროსამყაროს ნიმუშებისა და მათი ურთიერთქმედების გაგებაში კლასიკურ (არაკვანტურ) ფიზიკასთან.
ბირთვული თემა
რაზერფორდის მეთაურობით ბირთვული ფიზიკის შესწავლის დაწყებისას, ბორმა დიდი ყურადღება დაუთმო ბირთვულ თემებს. 1936 წელს მან შემოგვთავაზა ნაერთი ბირთვის თეორია, რომელმაც მალევე წარმოშვა ვარდნის მოდელი, რომელმაც მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა ბირთვული დაშლის შესწავლაში. კერძოდ, ბორმა იწინასწარმეტყველა ურანის ბირთვების სპონტანური დაშლა.
როდესაც ნაცისტებმა დაიპყრეს დანია, მეცნიერი ფარულად წაიყვანეს ინგლისში, შემდეგ კი ამერიკაში, სადაც შვილ ოგესთან ერთად მუშაობდა მანჰეტენის პროექტზე ლოს ალამოსში. ომისშემდგომ წლებში ბორმა დიდი დრო დაუთმო ბირთვულ იარაღზე კონტროლისა და ატომების მშვიდობიანი გამოყენების საკითხებს. მან მონაწილეობა მიიღო ევროპაში ბირთვული კვლევის ცენტრის შექმნაში და თავისი იდეები გაეროსკენაც კი გადაიტანა. იქიდან გამომდინარე, რომ ბორმა უარი არ თქვა საბჭოთა ფიზიკოსებთან „ბირთვული პროექტის“გარკვეული ასპექტების განხილვაზე, მან ეს სახიფათო მიიჩნია.ბირთვული იარაღის მონოპოლიური ფლობა.
ცოდნის სხვა სფეროები
გარდა ამისა, ნილს ბორი, რომლის ბიოგრაფია დასასრულს უახლოვდება, ასევე დაინტერესდა ფიზიკასთან, კერძოდ კი ბიოლოგიასთან დაკავშირებული საკითხებით. იგი ასევე დაინტერესებული იყო ბუნებისმეტყველების ფილოსოფიით.
გამოჩენილი დანიელი მეცნიერი გარდაიცვალა გულის შეტევით 1962 წლის 18 ოქტომბერს კოპენჰაგენში.
დასკვნა
ნილს ბორი, რომლის აღმოჩენებმა რა თქმა უნდა შეცვალა ფიზიკა, სარგებლობდა დიდი სამეცნიერო და მორალური ავტორიტეტით. მასთან ურთიერთობამ, თუნდაც ხანმოკლე, წარუშლელი შთაბეჭდილება მოახდინა თანამოსაუბრეებზე. ბორის მეტყველებამ და ნაწერმა აჩვენა, რომ ის ფრთხილად ირჩევდა სიტყვებს, რათა რაც შეიძლება ზუსტად გამოესახა თავისი აზრები. რუსმა ფიზიკოსმა ვიტალი გინზბურგმა ბორს წარმოუდგენლად დელიკატური და ბრძენი უწოდა.
