НИЛЬС БОР (1885—1962)

НИЛЬС БОР

(1885—1962)

Я думаю, что без Бора мы и сегодня знали бы очень мало о теории атома.

Альберт Эйнштейн

Нильс Хенрик Давид Бор, сын отца-христианина и матери-еврейки, был после Альберта Эйнштейна самым влиятельным физиком двадцатого века. Во всем мире его считают отцом современной квантовой теории. В 1922 г. он удостоился Нобелевской премии «За ряд исследований структуры атомов и излучаемой ими радиации».

Бор основал Институт теоретической физики в Копенгагене (ныне известный как Институт Бора) и служил путеводной звездой для трех поколений физиков. Его теории поверхностного натяжения жидкостей (обусловившая позже создание жидкостно-капельной модели ядра), спектров, затухания энергии альфа-частиц, периодической системы, принципа дополнительности, квантовой электродинамики, измерения электромагнитных полей, составного ядра в ядерных реакциях, деления ядра и сверхпроводимости служат основой современной ядерной науки.

Его самая известная и яркая теория состава атомов и молекул, изложенная в эссе «Трилогия», хотя в большой мере и отвергается сегодня, остается наиболее узнаваемым символом физики. Известный по всему свету по десяткам почтовых марок и другим памятным изданиям, атом Бора подобен солнечной системе с электронами на орбите вокруг центрального ядра. Атом Бора символизировал также использование атомной энергии странами, объединенными в мире.

Во время Второй мировой войны, однако, Бор использовал свои знания об атоме для создания самого разрушительного оружия, изобретенного человеком. Тогда он работал в Лос-Аламосе над проектом «Манхэттен», сделав решающий вклад в создание оружия массового поражения еще до Хиросимы. Опасаясь ненадлежащего использования ядерной энергии в ошибочных политических целях, в 1950 г. Бор обратился к ООН с открытым письмом, ставшим манифестом его идеалов. Великие державы, разумеется, проигнорировали его обращение и развязали гонку вооружений, которая длилась более сорока лет.

Философ мирного существования и почти богоподобной атомной энергии, Бор родился в либеральной и интеллигентной семье в Копенгагене. Его отец был видным физиологом, университетским профессором. Своей мягкостью и заботливостью Нильс был обязан, как говорили, своей матери-еврейке – Элен Адлер. Он и его брат Харальд (впоследствии известный математик) в молодости были звездами футбола, настоящими спортивными героями Дании (в 1908 г. Харальд играл за датскую олимпийскую команду).

После учебы в университете Копенгагена и работы по поверхностному натяжению жидкостей и электронной теории металлов Бор отправился в Англию. Исследования в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета под руководством Дж.Дж. Томсона разочаровали его. И все же поездка стоила того, ибо при посещении университета Манчестера он познакомился с великим физиком, профессором Эрнестом Резерфордом. До своей смерти в 1937 г. Резерфорд был практически вторым отцом для Нильса.

Идеи Резерфорда о структуре атомов и его открытие ядра послужили фундаментом, на котором Бор построил свою теорию атома (изложенную в «Трилогии»). Модель Резерфорда позволила, по словам Бора, сформулировать теорию, согласно которой «атомы состоят из положительно заряженного ядра и окружающих его электронов, удерживаемых силой притяжения ядра; совокупный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра». Резерфорд также предположил, что ядро является «основной частью массы атома» с «крайне малыми линейными размерами в сравнении с линейными размерами целого атома».

Атом Бора в значительной степени улучшил модель Резерфорда. В своей первоначальной форме атом, по Бору, состоит из электронов, вращающихся по круговым орбитам вокруг ядра в центре. Позже Бор постулировал, что электроны вращаются по эллиптическим орбитам с ограниченным пробегом. Каждый пробег производит определенную энергию. Когда электроны меняют орбиту, возникает свет. Теория атомной структуры Бора раскрыла совершенно новые подходы к традиционным физическим исследованиям. Так, его идеи, весьма элегантно преподнесенные в таких статьях, как «Трилогия», были использованы для определения точных измерений цветов или спектров, излучаемых атомом водорода. Его концептуальная модель показала, как формируются атомные частицы и почему они имеют определенную величину.

Бор сделал из основанного им в 1920 г. Института теоретической физики форум выдающихся молодых физиков, призванных глубже изучать выдвинутые им теории. Институт воспитал так называемую копенгагенскую школу физиков. С Бором работали такие подававшие надежды (в том числе и ставшие позже лауреатами Нобелевской премии) молодые физики, как Вернер Гейзенбергер и Вольфганг Паули. Хотя одни из них в будущем превзойдут его, другие прояснят теории, разработку которых по каким-либо причинам не завершил Бор, он оставался их нравственным учителем, источником вдохновения в течение десятилетий и человеком, который часто синтезировал их находки в нечто более значительное, чем они себе воображали. Многочисленные диалоги Бора с Эйнштейном стимулировали целое поколение молодых ученых своей глубиной и – по определению Ч.П. Сноу – «благородными чувствами».

Бор сопротивлялся нацистской оккупации Дании, пока не вынужден был бежать в Швецию, чтобы не работать над созданием немецкой атомной бомбы. Он непосредственно повлиял на решение шведского короля принять пять тысяч датских евреев (почти все еврейское население Дании), которым угрожала верная смерть в 1943 г. от рук нацистов и которые бежали в нейтральную и безопасную Швецию. С большим риском Бор позже вылетел в Великобританию в бомбовом отсеке бомбардировщика. Далее началась его работа в Америке над проектом «Манхэттен».

После победоносного окончания войны Бор вернулся в Данию и посвятил оставшуюся жизнь безуспешным попыткам заставить мировые державы не уклоняться от ответственности за обуздание и контроль над ядерной энергией.

Самой долговременной теорией Бора является, пожалуй, его принцип дополнительности. Он установил, что физическая система может содержать отличающиеся и противостоящие условия, все из которых тем не менее необходимы при формулировании ее описания. Принцип дополнительности был использован для объяснения внешне не связанных образов жизни – от восточной религиозной философии до марксистско-ленинской догмы.

Талантливый сын Нильса Бора Оге также был удостоен (в 1975 г.) Нобелевской премии по физике.