Нобелевские лауреаты в области физики
НИЛЬС БОР (1885—1962) — крупнейший физик современности, создатель
первоначальной квантовой теории атома, личность поистине своеобразная и
неотразимая. Он не только стремился познать законы природы, расширяя
пределы человеческого познания, не только чувствовал пути развития физики,
но и старался всеми доступными ему средствами заставить науку служить миру
и прогрессу. Личные качества этого человека — глубокий ум, величайшая
скромность, честность, справедливость, доброта, дар предвидения,
исключительное упорство в поисках истины и ее отстаивании — не менее
притягательны, чем его научная и общественная деятельность.
Эти качества сделали его лучшим учеником и соратником Резерфорда,
уважаемым и незаменимым оппонентом Эйнштейна, противником Черчилля и
смертельным врагом немецкого фашизма. Благодаря этим качествам, он стал
учителем и наставником большого числа выдающихся физиков.
Бор пережил две войны и грандиозную революцию в физике; он был
вовлечен в целый ряд самых неожиданных ситуаций. К нему поступали секретные
послания, ему удалось ускользнуть от нацистов в люке военного
бомбардировщика, он занимался подпольной деятельностью, стремясь спасти
видных ученых от преследования фашистов, ряд лет жил под вымышленным
именем. Немногие детективы могут сравниться с приключениями этого скромного
профессора.
Яркая биография, история гениальных открытий, полная драматизма борьба
против нацизма, борьба за мир и мирное использование атомной энергии — все
это привлекало и будет привлекать внимание к великому ученому и
прекраснейшему человеку.
Н. Бор родился 7 октября 1885 г. Он был вторым ребенком в семье
профессора физиологии Копенгагенского университета Христиана Бора.
Семи лет Нильс пошел в школу. Учился он легко, был любознательным,
трудолюбивым и вдумчивым учеником, талантливым в области физики и
математики. Не ладилось только у него с сочинениями по родному языку: они
были у него слишком короткими.
Бор с детства любил что-нибудь конструировать, собирать и разбирать.
Его всегда интересовала работа больших башенных часов; он готов был подолгу
наблюдать за работой их колес и шестерен. Дома Нильс чинил все, что
нуждалось в ремонте. Но прежде чем разобрать что-либо, тщательно изучал
функции всех частей.
В 1903 г. Нильс поступил в Копенгагенский университет, годом позже
туда поступил и его брат Харальд. Вскоре за братьями укрепилась репутация
очень способных студентов.
В 1905 г. Датская академия наук объявила конкурс на тему:
«Использование вибрации струи для определения поверхностного натяжения
жидкостей». Работа, рассчитанная на полтора года, была очень сложной и
требовала хорошего лабораторного оборудования. Нильс принял участие в
конкурсе. В результате напряженной работы была одержана первая победа: он
стал обладателем золотой медали. В 1907 г. Бор закончил университет, а в
1909 г. его работа «Определение поверхностного натяжения воды методом
колебания струи» была напечатана в трудах Лондонского Королевского
общества.
В этот период Н. Бор начал готовиться к сдаче магистерского экзамена.
Свою магистерскую диссертацию он решил посвятить физическим свойствам
металлов. На основе электронной теории он анализирует электро- и
теплопроводность металлов, их магнитные и термоэлектрические свойства. В
середине лета 1909 г. магистерская диссертация в 50 страниц рукописного
текста готова. Но Бор не очень ею доволен: в электронной теории он
обнаружил слабые места. Однако защита прошла успешно, и Бор получил степень
магистра.
После короткого отдыха Бор вновь берется за работу, решив написать
докторскую диссертацию по анализу электронной теории металлов. В мае 1911
г. он успешно ее защищает и в этом же году едет на годичную стажировку в
Кембридж к Дж. Томсону. Так как в электронной теории у Бора возник ряд
неясных вопросов, то он решил свою диссертацию перевести на английский
язык, чтобы Томсон мог ее прочитать. «Меня очень волнует мнение Томсона о
работе в целом, а также его отношение к моей критике»,— писал Бор.
Знаменитый английский физик любезно принял молодого стажера из Дании.
Он предложил Бору заняться положительными лучами, и тот принялся за сборку
экспериментальной установки. Установка вскоре была собрана, но дело дальше
не пошло. И Нильс решает оставить данную работу и заняться подготовкой к
изданию своей докторской диссертации.
Однако Томсон не спешил прочитать диссертацию Бора. Не только потому,
что вообще не любил читать и был страшно занят. Но и потому, что, будучи
ревностным приверженцем классической физики, почувствовал в молодом Боре
«инакомыслящего». Докторская диссертация Бора так и осталась
ненапечатанной.
Трудно сказать, чем бы все это кончилось для Бора и какой оказалась бы
его дальнейшая судьба, не будь рядом молодого, но уже ставшего лауреатом
Нобелевской премии профессора Эрнеста Резерфорда, которого Бор увидел
впервые в октябре 1911 г. на ежегодном Кавендишском обеде. «Хотя в этот раз
мне не удалось познакомиться с Резерфордом, на меня произвели глубокое
впечатление его обаяние и энергия — качества, с помощью которых ему
удавалось достичь почти невероятных вещей, где бы он ни работал»,—
вспоминал Бор. Он принимает решение работать вместе с этим удивительным
человеком, обладающим почти сверхъестественной способностью безошибочно
проникать в суть научных проблем. В ноябре 1911 г. Бор побывал в
Манчестере, встретился с Резерфордом, побеседовал с ним. Резерфорд
согласился принять Бора в свою лабораторию, но вопрос необходимо было
отрегулировать с Томсоном. Томсон без колебаний дал свое согласие. Он не
мог понять физических воззрений Бора, но, видимо, и не хотел ему мешать.
Это было, несомненно, мудро и дальновидно ,со стороны знаменитого
«классика».
В апреле 1912 г. Н. Бор приехал в Манчестер, в лабораторию Резерфорда.
Свою главную задачу он видел в разрешении противоречий планетарной модели
атома Резерфорда. Своими мыслями он охотно делился с учителем, который
советовал ему более осторожно производить теоретическое построение на таком
фундаменте, каким он считал свою атомную модель. Близилось время отъезда,
а Бор работал все с большим энтузиазмом. Он понял, что разрешить
противоречия атомной модели Резерфорда в рамках чисто классической физики
не удастся. И он решил применить к планетарной модели атома квантовые
представления Планка и Эйнштейна. Первая часть работы вместе с письмом, в
котором Бор спрашивал Резерфорда, как ему удалось одновременно использовать
классическую механику и квантовую теорию излучения, была отправлена в
Манчестер 6 марта с просьбой ее опубликования в журнале. Суть теории Бора
была выражена в трех постулатах:
1. Существуют некоторые стационарные состояния атома, находясь в
которых он не излучает и не поглощает энергии. Этим стационарным состояниям
соответствуют вполне определенные (стационарные) орбиты.
[pic]
2. Орбита является стационарной, если момент количества движения
электрона (L=m v r) кратен Ь/2(= h. т. е. L=m v r = n h, где n=1. 2, 3, ...
— целые числа.
3. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое
испускается или поглощается один квант энергии hvnm==Wn—Wm, где Wn, Wm —
энергия атома в двух стационарных состояниях, h — постоянная Планка, vnm —
частота излучения.При Wп>Wт происходит излучение кванта, при Wn<0б индукции во вращающихся телах», взятой в
качестве докторской диссертации. Это была теоретическая работа. Он
предполагал завершить ее за 2—3 месяца, защитить и получить поскорее звание
доктора, хотя университет еще не был закончен. Работая с большим подъемом и
воодушевлением, Герц быстро закончил исследование. Зашита прошла успешно, и
ему присудили степень доктора с «отличием» — явление исключительно редкое,
тем более для студента.
С 1883 по 1885 г. Герц заведовал кафедрой теоретической физики в
провинциальном городке Киле, где совсем не было физической лаборатории.
Герц решил заниматься здесь теоретическими вопросами. Он корректирует
систему уравнения электродинамики одного из ярких представителей
дальнодействия Неймана. В результате этой работы Герц написал свою систему
уравнений, из которой легко получались уравнения Максвелла. Герц
разочарован, ведь он пытался доказать универсальность электродинамических
теорий представителей дальнодействия, а не теории Максвелла. «Данный вывод
нельзя считать точным доказательством максвелловской системы как
единственно возможной», — делает он для себя, по существу, успокаивающий
вывод.
В 1885 г. Герц принимает приглашение технической школы в Карлсруэ, где
будут проведены его знаменитые опыты по распространению электрической силы.
Еще в 1879 г. Берлинская академия наук поставила задачу: «Показать
экспериментально наличие какой-нибудь связи между электродинамическими
силами и диэлектрической поляризацией диэлектриков». Предварительные
подсчеты Герца показали, что ожидаемый эффект будет очень мал даже при
самых благоприятных условиях. Поэтому, видимо, он и отказался от этой
работы осенью 1879 г. Однако он не переставал думать о возможных путях ее
реш
| |  скачать работу |
Нобелевские лауреаты в области физики |
