Niels Bohr ist ein dänischer Physiker und Persönlichkeit des öffentlichen Lebens, einer der Begründer der modernen Physik. Er war der Gründer und Leiter des Copenhagen Institute for Theoretical Physics, der Gründer der World Scientific School und auch ein ausländisches Mitglied der Akademie der Wissenschaften der UdSSR. Dieser Artikel wird die Lebensgeschichte von Niels Bohr und seine wichtigsten Errungenschaften Revue passieren lassen.
Verdienst
Der dänische Physiker Bohr Niels begründete die Atomtheorie, die auf dem Planetenmodell des Atoms, Quantenkonzepten und von ihm persönlich vorgeschlagenen Postulaten basiert. Darüber hinaus ist Bohr für seine wichtigen Arbeiten zur Theorie des Atomkerns, der Kernreaktionen und der Metalle bekannt. Er war einer der Teilnehmer an der Entstehung der Quantenmechanik. Neben Entwicklungen auf dem Gebiet der Physik besitzt Bohr eine Reihe philosophischer und naturwissenschaftlicher Werke. Der Wissenschaftler kämpfte aktiv gegen die atomare Bedrohung. 1922 wurde ihm der Nobelpreis verliehen.
Kindheit
Der zukünftige Wissenschaftler Niels Bohr wurde am 7. Oktober 1885 in Kopenhagen geboren. Sein Vater Christian war Professor für Physiologie an einer örtlichen Universität, und seine Mutter Ellen stammte aus einer wohlhabenden jüdischen Familie. Niels hatte einen jüngeren Bruder, Harald. Die Eltern versuchten, die Kindheit ihrer Söhne glücklich und ereignisreich zu gest alten. positivder Einfluss der Familie und insbesondere der Mutter spielte eine große Rolle bei der Entwicklung ihrer spirituellen Qualitäten.
Bildung
Bohr erhielt seine Grundschulbildung an der Gammelholm-Schule. Während seiner Schulzeit begeisterte er sich für Fußball und später für Skifahren und Segeln. Mit dreiundzwanzig schloss Bohr sein Studium an der Universität Kopenhagen ab, wo er als außerordentlich begabter Forschungsphysiker g alt. Für seine Abschlussarbeit zur Bestimmung der Oberflächenspannung von Wasser anhand der Schwingungen eines Wasserstrahls wurde Niels mit einer Goldmedaille der Königlich Dänischen Akademie der Wissenschaften ausgezeichnet. Nach seiner Ausbildung blieb der aufstrebende Physiker Bor Niels, um an der Universität zu arbeiten. Dort führte er eine Reihe wichtiger Studien durch. Eine davon widmete sich der klassischen elektronischen Theorie der Metalle und bildete die Grundlage für Bohrs Doktorarbeit.
Um die Ecke denken
Eines Tages wurde der Präsident der Royal Academy, Ernest Rutherford, von einem Kollegen der Universität Kopenhagen um Hilfe gebeten. Letzterer beabsichtigte, seinem Schüler die schlechteste Note zu geben, obwohl er meinte, er hätte die Note „sehr gut“verdient. Beide Streitparteien einigten sich darauf, sich auf die Meinung eines Dritten zu verlassen, eines bestimmten Schiedsrichters, der Rutherford wurde. Gemäß der Prüfungsaufgabe musste der Student erklären, wie man mit einem Barometer die Höhe eines Gebäudes bestimmen kann.
Der Schüler antwortete, dass man dazu ein Barometer an ein langes Seil binden, damit auf das Dach des Gebäudes klettern, es auf den Boden ablassen und die Länge des heruntergekommenen Seils messen müsse. Auf der einen Seite war die Antwortabsolut wahr und vollständig, aber andererseits hatte es wenig mit Physik zu tun. Dann schlug Rutherford vor, der Student solle noch einmal versuchen, zu antworten. Er gab ihm sechs Minuten und warnte, dass die Antwort ein Verständnis physikalischer Gesetze veranschaulichen sollte. Fünf Minuten später, nachdem Rutherford von dem Studenten gehört hatte, dass er die beste von mehreren Lösungen auswählte, bat ihn Rutherford, vorzeitig zu antworten. Diesmal schlug der Student vor, mit einem Barometer auf das Dach zu steigen, es herunterzuwerfen, die Fallzeit zu messen und mit einer speziellen Formel die Höhe herauszufinden. Diese Antwort stellte den Lehrer zufrieden, aber er und Rutherford konnten sich das Vergnügen nicht verkneifen, die restlichen Versionen des Schülers anzuhören.
Die nächste Methode basierte darauf, die Höhe des Barometerschattens und die Höhe des Gebäudeschattens zu messen und dann die Proportion zu lösen. Rutherford gefiel diese Option, und er bat den Studenten begeistert, die verbleibenden Methoden hervorzuheben. Dann bot ihm der Student die einfachste Möglichkeit an. Sie mussten nur das Barometer an die Wand des Gebäudes stellen und Markierungen machen, und dann die Anzahl der Markierungen zählen und sie mit der Länge des Barometers multiplizieren. Der Student war der Meinung, dass eine so offensichtliche Antwort auf keinen Fall übersehen werden sollte.
Um in den Augen der Wissenschaftler nicht als Witzbold zu gelten, schlug der Student die raffinierteste Option vor. Nachdem Sie eine Schnur an das Barometer gebunden hatten, sagte er, müssen Sie es am Fuß des Gebäudes und auf seinem Dach schwingen und die Größe der Schwerkraft messen. Aus der Differenz zwischen den empfangenen Daten können Sie auf Wunsch die Höhe ermitteln. Außerdem kann man durch Schwingen eines Pendels an einer Schnur vom Dach eines Gebäudes aus die Höhe aus der Präzessionsdauer bestimmen.
Endlich ein Studentangeboten, den Verw alter des Gebäudes zu finden und gegen ein wunderbares Barometer die Höhe von ihm herauszufinden. Rutherford fragte, ob der Student die allgemein akzeptierte Lösung des Problems wirklich nicht kenne. Er verhehlte nicht, was er wusste, gab jedoch zu, dass er es satt hatte, dass Lehrer seine Denkweise den Schülern in Schule und Hochschule aufzwangen und dass sie nicht standardmäßige Lösungen ablehnten. Wie Sie wahrscheinlich erraten haben, war dieser Student Niels Bohr.
Umzug nach England
Nachdem er drei Jahre an der Universität gearbeitet hatte, zog Bohr nach England. Das erste Jahr arbeitete er in Cambridge bei Joseph Thomson, dann wechselte er zu Ernest Rutherford nach Manchester. Rutherfords Labor g alt damals als das herausragendste. Kürzlich wurden darin Experimente durchgeführt, die zur Entdeckung des Planetenmodells des Atoms führten. Genauer gesagt steckte das Modell damals noch in den Kinderschuhen.
Experimente zum Durchgang von Alpha-Teilchen durch die Folie ließen Rutherford erkennen, dass sich im Zentrum des Atoms ein kleiner geladener Kern befindet, der kaum die gesamte Masse des Atoms ausmacht, und sich um ihn herum leichte Elektronen befinden es. Da das Atom elektrisch neutral ist, muss die Summe der Ladungen der Elektronen gleich dem Ladungsmodul des Kerns sein. Die Schlussfolgerung, dass die Ladung des Kerns ein Vielfaches der Ladung des Elektrons ist, war zentral für diese Studie, blieb aber bisher unklar. Stattdessen wurden Isotope identifiziert – Substanzen, die die gleichen chemischen Eigenschaften, aber unterschiedliche Atommassen haben.
Atomzahl der Elemente. Verschiebungsgesetz
Bei der Arbeit in Rutherfords Labor erkannte Bohr, dass chemische Eigenschaften von der Zahl abhängenElektronen in einem Atom, das heißt aus seiner Ladung, nicht aus seiner Masse, was die Existenz von Isotopen erklärt. Dies war Bohrs erste große Errungenschaft in diesem Labor. Da sich das Alpha-Teilchen mit einer Ladung von +2 an einen Heliumkern anheftet, sollte während des Alpha-Zerfalls (das Teilchen fliegt aus dem Kern heraus) das „Kind“-Element im Periodensystem zwei Zellen links vom „ Mutter“und während des Beta-Zerfalls (das Elektron fliegt aus dem Kern heraus) - eine Zelle nach rechts. So entstand das „Gesetz der radioaktiven Verschiebungen“. Darüber hinaus machte der dänische Physiker eine Reihe wichtigerer Entdeckungen, die das eigentliche Modell des Atoms betrafen.
Rutherford-Bohr-Modell
Dieses Modell wird auch planetarisch genannt, weil darin die Elektronen um den Kern kreisen, genau wie die Planeten um die Sonne. Dieses Modell hatte eine Reihe von Problemen. Tatsache ist, dass das darin enth altene Atom katastrophal instabil war und in einer Hundertmillionstelsekunde Energie verlor. In Wirklichkeit ist dies nicht geschehen. Das entstandene Problem schien unlösbar und erforderte einen radikal neuen Ansatz. Hier hat sich der dänische Physiker Bor Niels bewährt.
Bohr schlug vor, dass es im Gegensatz zu den Gesetzen der Elektrodynamik und Mechanik Umlaufbahnen in Atomen gibt, auf denen sich Elektronen bewegen, auf denen keine Elektronen strahlen. Eine Umlaufbahn ist stabil, wenn der Drehimpuls eines darauf befindlichen Elektrons gleich der Hälfte des Planckschen Wirkungsquantums ist. Strahlung tritt auf, aber nur im Moment des Übergangs eines Elektrons von einer Umlaufbahn in eine andere. Die gesamte Energie, die dabei freigesetzt wird, wird vom Strahlungsquant abgeführt. Ein solches Quant hat eine Energie, die gleich dem Produkt aus der Rotationsfrequenz und der Planckschen Konstante oder der Differenz zwischen der anfänglichen und istdie Endenergie des Elektrons. So kombinierte Bohr Rutherfords Arbeit und die Idee der Quanten, die 1900 von Max Planck vorgeschlagen wurde. Eine solche Vereinigung widersprach allen Bestimmungen der traditionellen Theorie und lehnte sie gleichzeitig nicht vollständig ab. Das Elektron wurde als materieller Punkt betrachtet, der sich nach den klassischen Gesetzen der Mechanik bewegt, aber nur solche Bahnen "erlaubt", die die "Quantisierungsbedingungen" erfüllen. In solchen Bahnen sind die Energien eines Elektrons umgekehrt proportional zu den Quadraten der Bahnzahlen.
Ableitung aus der "Häufigkeitsregel"
Basierend auf der "Frequenzregel" schloss Bohr, dass die Frequenzen der Strahlung proportional zur Differenz zwischen den inversen Quadraten ganzer Zahlen sind. Zuvor wurde dieses Muster von Spektroskopikern festgestellt, fand aber keine theoretische Erklärung. Die Theorie von Niels Bohr ermöglichte es, nicht nur das Spektrum von Wasserstoff (dem einfachsten Atom), sondern auch von Helium, einschließlich ionisiertem, zu erklären. Der Wissenschaftler veranschaulichte den Einfluss der Bewegung des Kerns und sagte voraus, wie die Elektronenhüllen gefüllt sind, wodurch es möglich wurde, die physikalische Natur der Periodizität der Elemente im Mendelejew-System aufzudecken. Für diese Entwicklungen wurde Bohr 1922 der Nobelpreis verliehen.
Bohr Institut
Nach Abschluss von Rutherfords Arbeiten kehrte der bereits anerkannte Physiker Bohr Niels in seine Heimat zurück, wo er 1916 als Professor an die Universität Kopenhagen berufen wurde. Zwei Jahre später wurde er Mitglied der Royal Danish Society (1939 leitete der Wissenschaftler sie).
1920 gründete Bohr das Institute for TheoreticalPhysik und wurde ihr Anführer. Die Behörden von Kopenhagen stellten ihm in Anerkennung der Verdienste des Physikers den Bau des historischen "Brauerhauses" für das Institut zur Verfügung. Das Institut erfüllte alle Erwartungen und spielte eine herausragende Rolle in der Entwicklung der Quantenphysik. Bemerkenswert ist, dass Bohrs persönliche Qualitäten dabei eine entscheidende Rolle gespielt haben. Er umgab sich mit talentierten Mitarbeitern und Studenten, deren Grenzen oft unsichtbar waren. Bohrs Institut war international, die Leute versuchten von überall hineinzufallen. Zu den berühmten Persönlichkeiten der Bohr-Schule gehören: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler und viele andere.
Der deutsche Wissenschaftler Werne Heisenberg hat Bohr mehr als einmal besucht. Zur Zeit der Entstehung des „Unschärfeprinzips“diskutierte Erwin Schrödinger, der ein Verfechter der reinen Wellensicht war, mit Bohr. Im ehemaligen Brauerhaus wurde das Fundament einer qualitativ neuen Physik des 20. Jahrhunderts gelegt, in der Niels Bohr eine der Schlüsselfiguren war.
Das von dem dänischen Wissenschaftler und seinem Mentor Rutherford vorgeschlagene Atommodell war widersprüchlich. Sie vereinte die Postulate der klassischen Theorie und Hypothesen, die ihr klar widersprachen. Um diese Widersprüche zu beseitigen, war es notwendig, die Hauptbestimmungen der Theorie radikal zu revidieren. Bohrs direkte Verdienste, seine Autorität in wissenschaftlichen Kreisen und einfach sein persönlicher Einfluss spielten in dieser Richtung eine wichtige Rolle. Die Arbeit von Niels Bohr hat gezeigt, dass der Ansatz, der für die "Welt der großen Dinge" erfolgreich angewendet wird, nicht geeignet ist, um ein physikalisches Bild der Mikrowelt zu erh alten, und es wurdeeiner der Begründer dieses Ansatzes. Der Wissenschaftler führte Begriffe wie „unkontrollierte Einflüsse von Messverfahren“und „zusätzliche Mengen“ein.
Kopenhagener Quantentheorie
Die probabilistische (alias Kopenhagen) Interpretation der Quantentheorie sowie das Studium ihrer vielen "Paradoxien" ist mit dem Namen des dänischen Wissenschaftlers verbunden. Eine wichtige Rolle spielte dabei Bohrs Diskussion mit Albert Einstein, der Bohrs Quantenphysik in einer probabilistischen Interpretation nicht mochte. Das von dem dänischen Wissenschaftler formulierte „Korrespondenzprinzip“spielte eine wichtige Rolle beim Verständnis der Muster des Mikrokosmos und ihrer Wechselwirkung mit der klassischen (Nicht-Quanten-)Physik.
Atomthema
Zu Beginn des Studiums der Kernphysik bei Rutherford schenkte Bohr den nuklearen Themen große Aufmerksamkeit. 1936 schlug er die Theorie des zusammengesetzten Kerns vor, aus der bald das Tropfenmodell hervorging, das eine bedeutende Rolle bei der Untersuchung der Kernsp altung spielte. Insbesondere sagte Bohr die spontane Sp altung von Urankernen voraus.
Als die Nazis Dänemark eroberten, wurde der Wissenschaftler heimlich nach England und dann nach Amerika gebracht, wo er zusammen mit seinem Sohn Oge am Manhattan-Projekt in Los Alamos arbeitete. In den Nachkriegsjahren widmete Bohr viel Zeit Fragen der Kontrolle über Atomwaffen und der friedlichen Nutzung von Atomen. Er beteiligte sich an der Gründung des Zentrums für Nuklearforschung in Europa und wandte sich mit seinen Ideen sogar an die UNO. Aufgrund der Tatsache, dass Bohr sich nicht weigerte, bestimmte Aspekte des „Atomprojekts“mit sowjetischen Physikern zu diskutieren, hielt er es für gefährlichMonopolbesitz von Atomwaffen.
Andere Wissensgebiete
Außerdem interessierte sich Niels Bohr, dessen Biografie zu Ende geht, auch für Fragen der Physik, insbesondere der Biologie. Er interessierte sich auch für die Philosophie der Naturwissenschaften.
Ein herausragender dänischer Wissenschaftler starb am 18. Oktober 1962 in Kopenhagen an einem Herzinfarkt.
Schlussfolgerung
Niels Bohr, dessen Entdeckungen sicherlich die Physik veränderten, genoss große wissenschaftliche und moralische Autorität. Auch die flüchtige Kommunikation mit ihm hinterließ bei den Gesprächspartnern einen unauslöschlichen Eindruck. Bohrs Reden und Schreiben zeigten, dass er seine Worte sorgfältig wählte, um seine Gedanken so genau wie möglich zu veranschaulichen. Der russische Physiker Witali Ginzburg nannte Bohr unglaublich zart und weise.
