Нильс Бор в физике 19-20 вв.
[pic]
[pic]
Нильс Бор
в физике 19-20 вв.
[pic]
Зачетное задание по Истории физики студента
V-го курса физического факультета Калицкого
Юрия.
Гродно 1996г.
Копенгаген - древний и красивый датский город. Впервые упоминаниется
в истории с 1043 года под названием Half - гавань. На этапе с XIX по XX
века он стал гаванью поправу для самой грандиозной и одачливой личности в
физике - Нильса Бора.
Вся жизнь Нильса Бора неразрывно связана с Копенгагеном. В
Копенгагене Бор родился и вырос. Здесь он учился, написал основные свои
работы, создал всемирно-известный институт теоретической физики. Все в его
жизни связано с этим городом.
1. Семья Боров.
Б
ор родился в очень интеллигентной и образованной семье. Первым
представителем семьи Боров в высшем ученом свете был дед Нильса Бора. Отец
семейства - Христиан Бор начинал свою карьеру как врач-терапевт и
впоследствии прославился как физиолог. Христиан Бор имел докторскую степень
. Для него, как для исследователя , были специфичны две черты характера:
- христиан был очень скрупулезен и педантичен в работе;
- он всегда стремился к философскому толкованию физиологии . Христиан
писал , что он постоянно чувствовал в себе страсть , страсть к естественным
наукам и исследованию природы. Отец Нильса не отгораживал себя от политики.
У него были очень прогрессивные взгляды по поводу шовинистической и
милитаристской политики , дух которой начинал зарождаться в странах
германской группы , и взгляды эти он не боялся высказывать в открытую . В
70 годы 19 века в Дании развернулась борьба за женскую эмансипацию и
Христиан Бор принял в ней активное участие в качестве репетитора женских
классов на соискание аттестата зрелости. Одной из его учениц была Эллен
Адлер, которая пленила молодого Христиана и вскоре они обвенчались . Первым
ребенком Боров была Дженифер . Потом 7 октября 1885 года родился Нильс
Хенрик Давид - будущий великий физик , а через полтора года 24 апреля 1887
года родился второй сын Харальд Бор - ставший впоследствии знаменитым
математиком . Семья Боров жила в центре Копенгагена , в так называемом
старом городе . Основной чертой , которая выделяла эту семью была большая
доброта и душевность родителей по отношению к своим детям . Ситуация ,
когда отец семейства постоянно занят своей работой , как это часто бывает в
высокоинтеллектуальных семьях для семьи Боров была чужда. Христиан Бор
очень много путешествовал с семьей , они совершали прогулки со своими
детьми в места , где было много технических диковинок: это были маяки,
судоверфи, башни с часовыми механизмами. Боры сделали очень много для того,
чтобы их дети стали лучшими людьми на планете. У Христиана была большая
страсть - футбол. Он так сильно привил свою страсть у детей , что в
студенческие годы Харальд и Нильс играли за сборную страны. У Харальда игра
в футбол получалась особенно успешно : он играл правым полузащитником за
сборную , а зато Нильс так и не поднялся выше второго запасного вратаря.
В детстве два маленьких брата Нильс и Харальд были очень дружны между
собой. Чувство взаимопонимания и поддержки они сохранили на всю жизнь . Они
постоянно друг с другом переписывались , обсуждали новые идеи , работали
учились вместе : такую сплоченность не часто встречаешь среди двух братьев
- ровесников. Тем более многое , очень многое отличало их друг от друга.
Нильс более старший , был спокойным и уравновешенным , открытым и
простодушным. В науке он был практиком, экспериментатором . Он очень часто
помогал отцу в домашней лаборатории и полученные там слесарно-технические
навыки потом очень пригодились ему при стажировке в Кавендишской
лаборатории. Прямой противоположностью ему был Харальд . Он был страшным
теоретиком . Над ним шутили что он будет выводить теорию даже там , где
надо просто вбить гвоздь. Харальд был очень остроумен , он любил над всеми
подшучивать , особенно оставалось Нильсу . Родные вспоминали что однажды
мальчики поспорили о том кто кого лучше подденет . Нильс долго тужился ,
пытался найти хоть что-нибудь остроумное . но ничего не получалось . Однако
Харальд не отступал , спор затягивался и в результате долгих мук Нильс
только и смог сказать “А ты посадил пятнышко на пальто “....
Как все-же один , так и другой выбрали настоящий путь в жизни - путь
познания природы. Отец Боров смог передать своим мальчикам тягу , которую
он испытывал к познанию природы, а также трудолюбие , которое и стало
залогом успешной карьеры детей Бора.
2. Учеба мальчиков Бор.
В
школе мальчики учились хорошо , хотя сверстники часто подшучивали над ними
. Они были очень похожи внешне, одинаково одевались и вдвоем тянулись ко
всему новому и неизвестному. Единственной проблемой для Нильса было
сочинение на свободную тему . Сочинения получались очень короткие , а
предложения длинными и тяжелыми для понимания.
В 1903 г. Нильс успешно окончил школу и поступил в Копенгагенский
университет, один из старейших университетов Европы. В университете Нильс
учился довольно ровно, и запомнился всем как погруженный в себя
медлительный юноша с большой головой, крупными чертами лица, таскавший с
собой нечто вроде школьной сумки. Группа однокурсников Бора организовала
кружок “Эклиптика”. В его состав входили братья Бор . На кружке студенты
обсуждали проблемы философии и физики , и все очень быстро заметили, что
Боры лучше всего выглядят тогда, когда выступают дуэтом.
Уже в Университете Нильс Бор обнаружил в себе тягу к исследованию
загадок атомарной структуры вещество , а Харальд Бор проявил в себе
наклонности к математике. В 1907 году Нильс окончил университет и начал
работать над магистерской диссертацией . Интересен факт , что работа над
ней затянулась очень надолго , потому что он никак не мог покончить с
экспериментальной частью , так как постоянно ставил все новые и новые
опыты. Отец Бора , видя что его сын закопался слишком глубоко для
магистерской оправил сына к тетушке , где тот смог спокойно дописать
теоретическую часть. Она была посвящена вопросам тепло- и
электропроводности металлов , их магнитным и термоэлектрическим свойствам
на основе электронной теории металлов , разработанной Лоренцем. Защита
прошла очень успешно и , хотя Нильс остался не очень доволен масштабами
магистерской , получение степени магистра окрылило его и он сразу же сел за
докторскую . Через день после защиты в жизни Нильса случилось еще одно
знаменательное событие. На вечере у Нерлунда(с Нерлундом они сдружились в
кружке “Эклиптика”) он познакомился с его сестрой Маргаретт. Нильс и
Маргаретт потянулись друг к другу и судьба Бора как семьянина была решена
в эти дни . И в работе над докторской у Нильса появился еще один стимул для
работы - чисто душевный подъем . Он озаглавил ее “Анализ электронной теории
металлов “ . По ряду вопросов работа была выполнена полностью, но в
отношении магнитных свойств металлов возникли определенные трудности . Он
перечитал всю литературу , которая была написана к тому времени и пришел к
выводу , что при существующем уровне развития электронной теории логичного
объяснения магнитных свойств не существует . Защита Нильса прошла блестяще
13 мая 1911 года , однако ее не увидел отец Бора , который умер 3 февраля
1911 года. В сентябре этого же года молодой доктор отбывает на годичную
стажировку в Англию. Ее назначение - работа в Кавендишской лаборатории в
Кембридже.
3. Первые шаги в науку.
С
Кембриджем Нильс Бор связывал очень много надежд, ведь там работали такие
светила как Дж.Дж.Томпсон, Лармор, Джинс. Томпсон в то время находился в
расцвете творческих сил и на вершине славы. В 1897 году он установил
отношение e/m , в 1903 - модель атома Томпсона (изюминки в пудинге ), 1906
год Нобелевская премия за работы по исследованию электронов. В своей
докторской Бор затронул проблемы связанные с электронной теорией , поэтому
ему особенно хотелось поговорить об этом лично с Джи-Джи (так шутливо
называли его сотрудники) . Однако взаимоотношения Томпсона и Бора не
сложились . Томпсон был приверженцем классической теории и он как-то
подсознательно чувствовал в Боре инакомыслие , чужбину. Нильс вспоминал ,
что работа в Кавендишской лаборатории принесла больше трудностей , чем
достижений . Слабое знание английского + большое количество лекций на время
приостановили исследовательскую работу Бора . И единственное , что вынес
Бор из стажировки в Кембридж это то, что в его мозгу все настойчивее
начинает стучать мысль о недостаточности классической теории для описания
все новых и новых фактов , полученных из лабораторий.
Стажировка подходила к завершению когда Бор совсем неожиданно
повстречался с Резерфордом , который предложил ему присоединится к его
группе в Манчестере. Джи-джи легко согласился с уходом Бора к Резерфорду ,
что было не характерно для него. Хотя его всегда и отличало тонкое чутье на
молодых талантов с помощью которого он собирал вокруг себя лучших ученых, в
этот раз он ошибся. Итак Бор переезжает в Манчестер в группу Резерфорда.
Вместе с Резерфордом тогда работали: Гейгер, Маковер, Хевеши, Чадвик,
Дарвин (внук знаменитого Дарвина). Они в больших масштабах проводили
исследования радиоактивности и строения атома. Атмосфера в лаборатории была
очень дружественная , Бор очень быстро освоился в новом кругу в чем ему
очень помог венгерский химик Хевеши. Резерфорд и его соратники были
великими экспериментаторами , и в новом раскладе Бор со своим аналитическим
умом взял на себя роль теоретика. Из всех физиков он серьезнее всех отнесся
к Резерфордовской планетарной модели атома . В результате получилась
следующая схема строения атома:
- вся масса атома сосредоточена в ядре , которое несет положительный
заряд . Движение электронов совершается по орбитам разного радиуса. На
орбите может быть не более семи электронов. Добавление нового электрона
равносильно образованию новой оболочки, т.е. группы элементов. Несмотря на
Страницы: 1, 2
