Niels Bohr là một nhà vật lý và nhân vật của công chúng người Đan Mạch, một trong những người sáng lập ra ngành vật lý hiện đại. Ông là người sáng lập và là người đứng đầu Viện Vật lý lý thuyết Copenhagen, người sáng lập trường khoa học thế giới, đồng thời cũng là thành viên nước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. Bài viết này sẽ điểm lại câu chuyện cuộc đời của Niels Bohr và những thành tựu chính của ông.
Bằng khen
Nhà Vật lý Đan Mạch Bohr Niels đã sáng lập ra lý thuyết về nguyên tử, dựa trên mô hình hành tinh của nguyên tử, các khái niệm lượng tử và các định đề do cá nhân ông đề xuất. Ngoài ra, Bohr còn được nhớ đến với công trình nghiên cứu quan trọng về lý thuyết hạt nhân nguyên tử, phản ứng hạt nhân và kim loại. Ông là một trong những người tham gia tạo ra cơ học lượng tử. Ngoài những phát triển trong lĩnh vực vật lý, Bohr còn sở hữu một số tác phẩm về triết học và khoa học tự nhiên. Nhà khoa học đã tích cực đấu tranh chống lại hiểm họa nguyên tử. Năm 1922, ông được trao giải Nobel.
Tuổi thơ
Nhà khoa học tương lai Niels Bohr sinh ra ở Copenhagen vào ngày 7 tháng 10 năm 1885. Cha anh, Christian, là giáo sư sinh lý học tại một trường đại học địa phương, và mẹ anh, Ellen, xuất thân từ một gia đình Do Thái giàu có. Niels có một người em trai, Harald. Cha mẹ đã cố gắng làm cho tuổi thơ của con trai họ hạnh phúc và đầy biến cố. tích cựcảnh hưởng của gia đình, và đặc biệt là người mẹ, đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển các phẩm chất tinh thần của họ.
Giáo dục
Bohr học tiểu học tại Trường Gammelholm. Trong những năm đi học, anh ấy thích bóng đá, và sau đó - trượt tuyết và chèo thuyền. Năm hai mươi ba tuổi, Bohr tốt nghiệp Đại học Copenhagen, nơi ông được coi là một nhà vật lý nghiên cứu tài năng xuất chúng. Đối với dự án tốt nghiệp của mình về việc xác định sức căng bề mặt của nước bằng cách sử dụng dao động của tia nước, Niels đã được trao huy chương vàng từ Học viện Khoa học Hoàng gia Đan Mạch. Sau khi được giáo dục, nhà vật lý đầy tham vọng Bor Niels vẫn tiếp tục làm việc tại trường đại học. Tại đây, ông đã thực hiện một số nghiên cứu quan trọng. Một trong số họ đã cống hiến cho lý thuyết điện tử cổ điển về kim loại và là cơ sở cho luận án tiến sĩ của Bohr.
Suy nghĩ bên ngoài hộp
Một ngày nọ, chủ tịch của Học viện Hoàng gia, Ernest Rutherford, được một đồng nghiệp từ Đại học Copenhagen yêu cầu giúp đỡ. Người thứ hai định cho học sinh của mình điểm thấp nhất, khi anh ta nghĩ rằng anh ta xứng đáng được điểm "xuất sắc". Cả hai bên tranh chấp đồng ý dựa trên ý kiến của bên thứ ba, một trọng tài nhất định, người đã trở thành Rutherford. Theo đề thi, học sinh phải giải thích cách sử dụng phong vũ biểu để xác định chiều cao của một tòa nhà.
Học sinh trả lời rằng để làm được điều này, bạn cần buộc một phong vũ biểu vào một sợi dây dài, trèo lên mái của tòa nhà, hạ thấp xuống đất và đo chiều dài của sợi dây đã tuột xuống. Một mặt, câu trả lời làhoàn toàn đúng và đầy đủ, nhưng mặt khác, nó có rất ít điểm chung với vật lý học. Sau đó, Rutherford đề nghị học sinh thử lại để trả lời. Ông cho anh ta sáu phút, và cảnh báo rằng câu trả lời phải minh họa cho sự hiểu biết về các quy luật vật lý. Năm phút sau, sau khi nghe sinh viên nói rằng anh ta đang chọn giải pháp tốt nhất trong số một số giải pháp, Rutherford yêu cầu anh ta trả lời trước thời hạn. Lần này, học sinh đề nghị họ đi lên mái nhà với một phong vũ biểu, ném nó xuống, đo thời gian rơi và sử dụng một công thức đặc biệt để tìm ra độ cao. Câu trả lời này khiến giáo viên hài lòng, nhưng ông và Rutherford không thể phủ nhận niềm vui khi nghe phần còn lại của các phiên bản của học sinh.
Phương pháp tiếp theo dựa trên việc đo chiều cao của bóng của phong vũ biểu và chiều cao của bóng của tòa nhà, sau đó giải quyết tỷ lệ. Rutherford thích phương án này, và ông nhiệt tình yêu cầu sinh viên nêu bật các phương pháp còn lại. Sau đó, sinh viên đưa ra cho anh ta một lựa chọn đơn giản nhất. Bạn chỉ cần đặt phong vũ biểu vào tường của tòa nhà và đánh dấu, sau đó đếm số lượng dấu và nhân chúng với chiều dài của phong vũ biểu. Sinh viên tin rằng một câu trả lời rõ ràng như vậy chắc chắn không nên bỏ qua.
Để không bị coi là trò hề trong mắt các nhà khoa học, cậu sinh viên đã đề xuất phương án phức tạp nhất. Ông nói, sau khi buộc một sợi dây vào phong vũ biểu, bạn cần phải đu nó ở chân của tòa nhà và trên mái của nó, đo độ lớn của trọng lực. Từ sự khác biệt giữa dữ liệu nhận được, nếu muốn, bạn có thể tìm ra chiều cao. Ngoài ra, bằng cách lắc một con lắc trên một sợi dây từ mái của một tòa nhà, người ta có thể xác định chiều cao từ thời kỳ tuế sai.
Cuối cùng, một học sinhđề nghị tìm người quản lý của tòa nhà và để đổi lấy một phong vũ biểu tuyệt vời, hãy tìm ra chiều cao từ anh ta. Rutherford hỏi liệu sinh viên có thực sự không biết giải pháp được chấp nhận chung cho vấn đề hay không. Anh ấy không giấu giếm những gì mình biết, nhưng thừa nhận rằng anh ấy đã chán ngấy với việc giáo viên áp đặt lối suy nghĩ của mình lên học sinh, ở trường học và đại học, và việc họ từ chối những giải pháp không chuẩn. Như bạn có thể đoán, học sinh đó là Niels Bohr.
Chuyển đến Anh
Sau khi làm việc tại trường đại học trong ba năm, Bohr chuyển đến Anh. Năm đầu tiên anh làm việc ở Cambridge với Joseph Thomson, sau đó chuyển đến Ernest Rutherford ở Manchester. Phòng thí nghiệm của Rutherford vào thời điểm đó được coi là nổi bật nhất. Gần đây, các thí nghiệm được thực hiện trong đó đã phát sinh ra mô hình hành tinh của nguyên tử. Chính xác hơn, mô hình khi đó vẫn còn sơ khai.
Thí nghiệm về sự di chuyển của các hạt alpha qua lá mỏng cho phép Rutherford nhận ra rằng ở trung tâm của nguyên tử có một hạt nhân mang điện tích nhỏ, chiếm gần như toàn bộ khối lượng của nguyên tử, và các electron nhẹ nằm xung quanh nó. Vì nguyên tử trung hòa về điện nên tổng điện tích của các êlectron phải bằng môđun điện tích của hạt nhân. Kết luận rằng điện tích của hạt nhân là bội số của điện tích của electron là trọng tâm của nghiên cứu này, nhưng cho đến nay vẫn chưa rõ ràng. Thay vào đó, các đồng vị đã được xác định - những chất có cùng tính chất hóa học nhưng khối lượng nguyên tử khác nhau.
Số nguyên tử của nguyên tố. Luật chuyển vị
Làm việc trong phòng thí nghiệm của Rutherford, Bohr nhận ra rằng các tính chất hóa học phụ thuộc vào sốelectron trong nguyên tử, nghĩa là từ điện tích của nó, không phải khối lượng, điều này giải thích sự tồn tại của các đồng vị. Đây là thành tựu quan trọng đầu tiên của Bohr trong phòng thí nghiệm này. Vì hạt alpha tự gắn vào hạt nhân heli với điện tích +2, nên trong quá trình phân rã alpha (hạt bay ra khỏi hạt nhân), nguyên tố "con" trong bảng tuần hoàn phải được đặt ở bên trái hai ô so với " mẹ”, và trong quá trình phân rã beta (electron bay ra khỏi hạt nhân) - một ô ở bên phải. Đây là cách hình thành "định luật về sự dịch chuyển của chất phóng xạ". Hơn nữa, nhà vật lý Đan Mạch đã thực hiện một số khám phá quan trọng hơn liên quan đến chính mô hình của nguyên tử.
Mô hình Rutherford-Bohr
Mô hình này còn được gọi là hành tinh, vì trong đó các điện tử xoay quanh hạt nhân, giống như các hành tinh xung quanh Mặt trời. Mô hình này có một số vấn đề. Thực tế là nguyên tử trong đó không ổn định một cách thảm khốc, và mất năng lượng trong một phần trăm triệu giây. Trong thực tế, điều này đã không xảy ra. Vấn đề nảy sinh dường như không thể giải quyết được và yêu cầu một cách tiếp cận hoàn toàn mới. Đây là nơi mà nhà vật lý Đan Mạch Bor Niels đã chứng minh bản thân.
Bohr cho rằng, trái với các định luật điện động lực học và cơ học, nguyên tử có những quỹ đạo chuyển động dọc theo đó các electron không bức xạ. Một quỹ đạo là ổn định nếu momen động lượng của êlectron nằm trên nó bằng một nửa hằng số Planck. Bức xạ xảy ra, nhưng chỉ ở thời điểm chuyển electron từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác. Tất cả năng lượng được giải phóng trong trường hợp này được mang đi bởi lượng tử bức xạ. Một lượng tử như vậy có năng lượng bằng tích của tần số quay và hằng số Planck, hoặc sự khác biệt giữa giá trị ban đầu vànăng lượng cuối cùng của êlectron. Do đó, Bohr đã kết hợp công trình của Rutherford và ý tưởng về lượng tử, được Max Planck đề xuất vào năm 1900. Một liên minh như vậy đã mâu thuẫn với tất cả các quy định của lý thuyết truyền thống, đồng thời, không hoàn toàn bác bỏ nó. Electron được coi là một điểm vật chất chuyển động theo các định luật cơ học cổ điển, nhưng chỉ những quỹ đạo thỏa mãn các "điều kiện lượng tử hóa" mới được "cho phép". Trong những quỹ đạo như vậy, năng lượng của một electron tỷ lệ nghịch với bình phương của số quỹ đạo.
Bắt nguồn từ "quy tắc tần suất"
Dựa trên "quy tắc tần số", Bohr kết luận rằng tần số của bức xạ tỷ lệ với sự khác biệt giữa các bình phương nghịch đảo của số nguyên. Trước đây, mô hình này đã được thiết lập bởi các nhà quang phổ học, nhưng không tìm ra lời giải thích lý thuyết. Lý thuyết của Niels Bohr có thể giải thích được quang phổ của không chỉ hydro (nguyên tử đơn giản nhất), mà còn cả heli, bao gồm cả quang phổ bị ion hóa. Nhà khoa học đã minh họa ảnh hưởng của chuyển động của hạt nhân và dự đoán cách các lớp vỏ electron được lấp đầy, điều này giúp tiết lộ bản chất vật lý về tính tuần hoàn của các nguyên tố trong hệ Mendeleev. Vì những phát triển này, Bohr đã được trao giải Nobel năm 1922.
Viện Bohr
Sau khi hoàn thành công việc của Rutherford, nhà vật lý đã được công nhận Bohr Niels trở về quê hương của mình, nơi ông được mời vào năm 1916 với tư cách là giáo sư tại Đại học Copenhagen. Hai năm sau, ông trở thành thành viên của Hiệp hội Hoàng gia Đan Mạch (năm 1939, nhà khoa học đứng đầu tổ chức này).
Năm 1920, Bohr thành lập Viện Lý thuyếtvật lý và trở thành nhà lãnh đạo của nó. Các nhà chức trách Copenhagen, để ghi nhận công lao của nhà vật lý, đã cung cấp cho ông việc xây dựng "Nhà bia" lịch sử cho viện. Viện đáp ứng mọi kỳ vọng, đóng vai trò xuất sắc trong sự phát triển của vật lý lượng tử. Điều đáng chú ý là phẩm chất cá nhân của Bohr đóng vai trò quyết định trong việc này. Anh ta bao quanh mình với những nhân viên và sinh viên tài năng, ranh giới giữa chúng thường là vô hình. Viện của Bohr là quốc tế, mọi người cố gắng đổ vào đó từ khắp mọi nơi. Trong số những người nổi tiếng của trường phái Bohr có: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler và nhiều người khác.
Nhà khoa học người Đức Werne Heisenberg đã đến thăm Bohr nhiều hơn một lần. Vào thời điểm “nguyên lý bất định” được tạo ra, Erwin Schrödinger, người ủng hộ quan điểm sóng thuần túy, đã thảo luận với Bohr. Nền tảng của một nền vật lý mới về chất của thế kỷ 20 đã được hình thành tại Nhà bia cũ, một trong những nhân vật quan trọng trong đó là Niels Bohr.
Mô hình nguyên tử do nhà khoa học Đan Mạch và người cố vấn Rutherford của ông đề xuất không nhất quán. Nó thống nhất các định đề của lý thuyết cổ điển và các giả thuyết mâu thuẫn rõ ràng với nó. Để loại bỏ những mâu thuẫn này, cần phải sửa đổi một cách triệt để những quy định chính của lý thuyết. Những công lao trực tiếp của Bohr, uy quyền của ông trong giới khoa học và chỉ đơn giản là ảnh hưởng cá nhân đã đóng một vai trò quan trọng trong hướng đi này. Công trình của Niels Bohr đã chỉ ra rằng để có được hình ảnh vật lý của lò vi sóng, cách tiếp cận được sử dụng thành công cho "thế giới của những thứ lớn lao" là không phù hợp, và nó đã trở thànhmột trong những người sáng lập phương pháp này. Nhà khoa học đã đưa ra các khái niệm như "tác động không kiểm soát được của các quy trình đo" và "các đại lượng bổ sung".
Thuyết lượng tử Copenhagen
Cách giải thích xác suất (hay còn gọi là Copenhagen) của lý thuyết lượng tử, cũng như nghiên cứu về nhiều "nghịch lý" của nó, gắn liền với tên tuổi của nhà khoa học Đan Mạch. Một vai trò quan trọng ở đây là do cuộc thảo luận của Bohr với Albert Einstein, người không thích vật lý lượng tử của Bohr theo cách giải thích xác suất. “Nguyên tắc tương ứng”, do nhà khoa học Đan Mạch lập ra, đã đóng một vai trò quan trọng trong việc hiểu các mô hình của mô hình thu nhỏ và sự tương tác của chúng với vật lý cổ điển (phi lượng tử).
Chủ đề hạt nhân
Bắt đầu nghiên cứu vật lý hạt nhân dưới thời Rutherford, Bohr quan tâm nhiều đến các chủ đề hạt nhân. Năm 1936, ông đề xuất lý thuyết về hạt nhân hợp chất, lý thuyết này đã sớm làm nảy sinh mô hình rơi, mô hình này đóng một vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu sự phân hạch hạt nhân. Đặc biệt, Bohr đã tiên đoán về sự phân hạch tự phát của các hạt nhân uranium.
Khi Đức Quốc xã chiếm được Đan Mạch, nhà khoa học bị bí mật đưa đến Anh, sau đó đến Mỹ, nơi cùng với con trai Oge, ông làm việc trong Dự án Manhattan ở Los Alamos. Trong những năm sau chiến tranh, Bohr dành nhiều thời gian cho các câu hỏi về kiểm soát vũ khí hạt nhân và việc sử dụng nguyên tử vì mục đích hòa bình. Ông đã tham gia vào việc thành lập trung tâm nghiên cứu hạt nhân ở châu Âu và thậm chí còn chuyển ý tưởng của mình cho LHQ. Dựa trên thực tế là Bohr không từ chối thảo luận các khía cạnh nhất định của "dự án hạt nhân" với các nhà vật lý Liên Xô, ông coi nó là nguy hiểm.độc quyền sở hữu vũ khí hạt nhân.
Các lĩnh vực kiến thức khác
Ngoài ra, Niels Bohr, người sắp kết thúc tiểu sử, cũng quan tâm đến các vấn đề liên quan đến vật lý, đặc biệt là sinh học. Ông cũng quan tâm đến triết lý khoa học tự nhiên.
Một nhà khoa học xuất sắc của Đan Mạch đã chết vì một cơn đau tim vào ngày 18 tháng 10 năm 1962 tại Copenhagen.
Kết
Niels Bohr, người có khám phá chắc chắn đã thay đổi vật lý học, rất có thẩm quyền về mặt khoa học và đạo đức. Giao tiếp với anh ta, dù chỉ thoáng qua, cũng tạo ấn tượng khó phai mờ đối với người đối thoại. Bài phát biểu và bài viết của Bohr cho thấy rằng ông đã cẩn thận lựa chọn từ ngữ của mình để minh họa những suy nghĩ của mình một cách chính xác nhất có thể. Nhà vật lý người Nga Vitaly Ginzburg gọi Bohr là người vô cùng tinh tế và khôn ngoan.
