Нильс Бор в физике 19-20 вв. (стр. 1 из 3)

Нильс Бор

в физике 19-20 вв.

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: