Нобелевские лауреаты в области физики

стал обладателем золотой медали. В 1907 г. Бор закончил университет, а в

1909 г. его работа «Определение поверхностного натяжения воды методом

колебания струи» была напечатана в трудах Лондонского Королевского

общества.

В этот период Н. Бор начал готовиться к сдаче магистерского экзамена.

Свою магистерскую диссертацию он решил посвятить физическим свойствам

металлов. На основе электронной теории он анализирует электро- и

теплопроводность металлов, их магнитные и термоэлектрические свойства. В

середине лета 1909 г. магистерская диссертация в 50 страниц рукописного

текста готова. Но Бор не очень ею доволен: в электронной теории он

обнаружил слабые места. Однако защита прошла успешно, и Бор получил степень

магистра.

После короткого отдыха Бор вновь берется за работу, решив написать

докторскую диссертацию по анализу электронной теории металлов. В мае 1911

г. он успешно ее защищает и в этом же году едет на годичную стажировку в

Кембридж к Дж. Томсону. Так как в электронной теории у Бора возник ряд

неясных вопросов, то он решил свою диссертацию перевести на английский

язык, чтобы Томсон мог ее прочитать. «Меня очень волнует мнение Томсона о

работе в целом, а также его отношение к моей критике»,— писал Бор.

Знаменитый английский физик любезно принял молодого стажера из Дании.

Он предложил Бору заняться положительными лучами, и тот принялся за сборку

экспериментальной установки. Установка вскоре была собрана, но дело дальше

не пошло. И Нильс решает оставить данную работу и заняться подготовкой к

изданию своей докторской диссертации.

Однако Томсон не спешил прочитать диссертацию Бора. Не только потому,

что вообще не любил читать и был страшно занят. Но и потому, что, будучи

ревностным приверженцем классической физики, почувствовал в молодом Боре

«инакомыслящего». Докторская диссертация Бора так и осталась

ненапечатанной.

Трудно сказать, чем бы все это кончилось для Бора и какой оказалась бы

его дальнейшая судьба, не будь рядом молодого, но уже ставшего лауреатом

Нобелевской премии профессора Эрнеста Резерфорда, которого Бор увидел

впервые в октябре 1911 г. на ежегодном Кавендишском обеде. «Хотя в этот раз

мне не удалось познакомиться с Резерфордом, на меня произвели глубокое

впечатление его обаяние и энергия — качества, с помощью которых ему

удавалось достичь почти невероятных вещей, где бы он ни работал»,—

вспоминал Бор. Он принимает решение работать вместе с этим удивительным

человеком, обладающим почти сверхъестественной способностью безошибочно

проникать в суть научных проблем. В ноябре 1911 г. Бор побывал в

Манчестере, встретился с Резерфордом, побеседовал с ним. Резерфорд

согласился принять Бора в свою лабораторию, но вопрос необходимо было

отрегулировать с Томсоном. Томсон без колебаний дал свое согласие. Он не

мог понять физических воззрений Бора, но, видимо, и не хотел ему мешать.

Это было, несомненно, мудро и дальновидно ,со стороны знаменитого

«классика».

В апреле 1912 г. Н. Бор приехал в Манчестер, в лабораторию Резерфорда.

Свою главную задачу он видел в разрешении противоречий планетарной модели

атома Резерфорда. Своими мыслями он охотно делился с учителем, который

советовал ему более осторожно производить теоретическое построение на таком

фундаменте, каким он считал свою атомную модель. Близилось время отъезда,

а Бор работал все с большим энтузиазмом. Он понял, что разрешить

противоречия атомной модели Резерфорда в рамках чисто классической физики

не удастся. И он решил применить к планетарной модели атома квантовые

представления Планка и Эйнштейна. Первая часть работы вместе с письмом, в

котором Бор спрашивал Резерфорда, как ему удалось одновременно использовать

классическую механику и квантовую теорию излучения, была отправлена в

Манчестер 6 марта с просьбой ее опубликования в журнале. Суть теории Бора

была выражена в трех постулатах:

1. Существуют некоторые стационарные состояния атома, находясь в

которых он не излучает и не поглощает энергии. Этим стационарным состояниям

соответствуют вполне определенные (стационарные) орбиты.

[pic]

2. Орбита является стационарной, если момент количества движения

электрона (L=m v r) кратен Ь/2(= h. т. е. L=m v r = n h, где n=1. 2, 3, ...

— целые числа.

3. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое

испускается или поглощается один квант энергии hvnm==Wn—Wm, где Wn, Wm —

энергия атома в двух стационарных состояниях, h — постоянная Планка, vnm —

частота излучения.При Wп>Wт происходит излучение кванта, при Wn

поглощение.

В своем ответном письме Бору по поводу полученной работы Резерфорд

писал: «Ваши мысли относительно причин возникновения спектра водорода очень

остроумны и представляются хорошо продуманными, однако сочетание идей

Планка со старой механикой создает значительные трудности для понимания

того, что же все-таки является основой такого рассмотрения. Я обнаружил

серьезное затруднение в связи с Вашей гипотезой, в котором Вы без сомнения,

полностью отдаете себе отчет; оно состоит в следующем: как может знать

электрон, с какой частотой он должен колебаться, когда он переходит с

одного стационарного состояния в другое. Мне кажется, что Вы вынуждены

предположить, что электрон знает заблаговременно, где он собирается

остановиться».

Статья имела большой объем, и Резерфорд просил ее сократить, И Бор

поехал в Манчестер, чтобы на месте решить этот вопрос. Статья была

напечатана в мае 1913 г., а Резерфорд долго потом вспоминал эту «забавную

баталию, как деликатный датчанин методически теснил его в угол». Бор же

продолжал дальше развивать свои идеи: в июне 1913 г. вышла вторая часть

работы, в ноябре — третья.

Это был переворот, пусть пока не окончательный, во взглядах физиков на

атом. Его дальнейшим углублением явилась квантовая механика. И конечно,

теория Бора вызвала яростные дискуссии. Первая публичная дискуссия по

теории Бора с участием многих видных физиков состоялась в сентябре 1913 г.

Д. Джине, выступая на заседании, сказал: «Доктор Бор пришел к чрезвычайно

остроумному, оригинальному и, можно сказать, убедительному толкованию

законов спектральных линий... Сегодня единственным важным подтверждением

правильности этих предположений является тот факт, что они действуют на

практике». Это была огромная поддержка.

Дж. Томсон очень темпераментно оспаривал ряд положений новой теории.

Г. А. Лоренц очень внимательно и благожелательно отнесся к новой теории

атома. Оценивая происходящее, де Бройль писал: «Громадная заслуга Бора

состоит в том, что он ясно понял, что нужно сохранить планетарную модель

атома, введя в нее фундаментальные идеи квантовой теории».

В связи с тем что в Копенгагенском университете затягивалось открытие

вакансии по теоретической физике, а шаткое положение приват-доцента

беспокоило Бора, он осенью 1914 г. принимает приглашение Школы

математической физики Манчестера и занимает в ней место доцента. Друзья-

манчестерцы с большой радостью встретили Боров после их трудного и опасного

переезда в Англию: ведь в это время уже ярко полыхал пожар первой мировой

войны. Читая лекции по термодинамике, электромагнитной и электронной

теории. Бор по-прежнему много работает над теорией атома. «Если говорить о

теории строения атома, то она получила новый толчок в 1914 г., когда были

опубликованы знаменитые опыты Франка и Герца по возбуждению атома

электронными соударениями», — писал позднее Бор.

Два года проработал Бор в Манчестере, пока не получил в марте 1916 г.

приглашение из Копенгагена занять должность профессора по теоретической

физике. В сентябре Бор стал профессором Копенгагенского университета, чуть

позднее — председателем Датского физического общества, в 1917 г.—членом

Датского Королевского общества (Датская академия наук).

Бор много делает для развития науки в своей родной Дании, он мечтает о

международной школе физиков-теоретиков на базе организуемого им института.

Проект института составлялся при самом активном его участии, он вникал во

все мелочи, заставляя без конца переделывать то одно, то другое.

Торжественное открытие института теоретической физики состоялось 15

сентября 1920 г., и первое приглашение на торжества по этому поводу было

направлено Резерфорду, теперь уже директору Кавендишской лаборатории.

Популярность Бора как ученого растет. На его лекции в университете

ходят не только студенты, но и профессора других кафедр. У него появляются

первые иностранные ученики. В 1919 г. Бор едет в Лейден, где знакомится с

Камерлинг-Оннесом и П. Эренфестом (1880—1933). В Копенгаген к Бору

приезжает А. Зоммерфельд (1868—1951). В 1920 г. ученый с радостью принимает

приглашение М. Планка прочитать в Берлине лекцию по теории спектров: ведь

он еще не знаком ни с Планком, уже секретарем Прусской академии наук, ни с

Эйнштейном — создателем специальной и общей теории относительности,

директором Физического института. В Берлине в 1920 г. состоялась встреча

этих великих физиков, именно здесь начался принципиальный спор между Бором

и Эйнштейном о дальнейших путях развития физики.

Отвечая на общий вывод Эйнштейна о том, что всякий процесс излучения

должен иметь определенное направление, Бор заметил, что излишняя точность

вовсе не следует из принципов детерминизма. С этим Эйнштейн не согласился,

считая, что любое явление вполне может быть предсказано и рассчитано, если

известны соответствующие законы (как это всегда было в классической

физике). Но, как оказалось, явления микромира невозможно втиснуть в

классические рамки, и спор двух великих корифеев по этим проблемам

продолжался более тридцати лет.

В 1922 г. Нильс Бор за заслуги в исследовании атома и атомного

излучения стал Нобелевским лауреатом. Праздник Бора превратился в

национальное торжество всей Дании. Поздравления шли со всех сторон. Одним

из первых и наиболее дорогим было поздравление от Э. Резерфорда. Бор писал

своему учителю: «Простите, что я не поблагодарил Вас за телеграмму, но,

поверьте, все эти дни я много думал о Вас. Я знаю, скольким обязан Вам—и не

только за Ваше участие в моей работе, не только за вдохновение, которое Вы

вселяли в меня, но и за постоянную дружбу в течение этих двенадцати лет, с

тех пор, как я имел ни с чем не сравнимое счастье встретиться с Вами

впервые в Манчестере».

Исключительно напряженная работа сотрудников Института теоретической

физики, связанная с решением ими труднейших проблем атомной теории,

требовала от Бора, как административного и научного руководителя, не только

постоянного внимания и научной осведомленности, но и большого таланта. Бор

сумел создать в институте свой «копенгагенский стиль» работы, свободный от

общепринятых условностей, стиль уважения, дружбы, полной свободы слова и

мысли, доброжелательства, остроумия и оптимизма. «Есть вещи настолько

сложные, что о них можно говорить лишь шутя», — писал он в связи с этим.

Бор не любил, да и не умел работать в одиночестве, считая, что развитие

науки невозможно без широкого сотрудничества. В большом окружении молодых

ученых Бор чувствовал себя как рыба в воде. В умении подбирать людей,

сплачивать их в работоспособный коллектив, руководить им и трудиться вместе

со всеми рука об руку была сила Бора И этим он был подобен своему учителю

Э. Резерфорду, на которого всегда стремился походить.

В 1930 г. к Бору приехал молодой советский физик Лев Ландау. Он очень

быстро стал своим в дружной интернациональной семье питомцев Бора.

По словам П. Л. Капицы, «Бор сразу же разглядел в Ландау не только

талантливого ученого, но, несмотря на некоторую резкость и

экстравагантность его поведения, и человека больших душевных качеств.

Ландау считал Бора своим единственным учителем в теоретической физике. Я

думаю, что у Бора Ландау научился и тому, как следует учить и воспитывать

молодежь. Пример Бора, несомненно, способствовал успеху крупной школы

теоретической физики, которую впоследствии создал Ландау в Советском

Союзе».

В 1934 г. Бор приехал первый раз в СССР. Он посетил Москву, Ленинград,

Харьков, где познакомился с научно-исследовательскими институтами и

выступал с докладами. Вспоминая об этих приятных встречах, Ландау писал:

«Он думал не только о строении атома, он думал о строении мира, в котором

живут его современники... В Германии хозяйничал Гитлер, и уже тогда Бор

понимал, к чему это может привести. Он ненавидел фашизм».

Шли 30-е годы XX в.—годы бурных открытий в области атомной физики. В

1932 г. заработал первый циклотрон Лоуренса, в 1932 г. Чэдвик открыл

нейтрон, а следом за ним Андер-сон—позитрон, первую античастицу,

предсказанную теоретически Дираком; в этом же году Д. Д. Иваненко и В.

Гейзенберг обосновывают протонно-нейтронную модель ядра, Юри открывает

дейтерий, Ирен и Фредерик Жолио-Кюри — искусственную радиоактивность и

экспериментально подтверждают существование пары электрон — позитрон, Паули

выдвигает идею нейтрино, а в 1934 г. Ферми разрабатывает теорию р-распада.

Бор решает построить при институте циклотрон, чтобы вести экспериментальные

исследования в области атома и ядра.

В 1938 г. на Всемирном конгрессе антропологии и этнографии Бор

выступает с докладом «Философия естествознания и культуры народов», резко

направленным против расовой теории нацистов. Немецкая делегация во время

доклада покинула зал, а Нильс Бор был внесен в список смертельных врагов

третьего рейха. В это время в институте Бора уже работала часть итальянских

физиков-эмигрантов, в 1938 г. он принимает у себя Э. Ферми с семьей и

помогает им переправиться в США, избавив их тем самым от преследования со

стороны фашистов; он так же помогает устроиться в Стокгольме Лизе Мейтнер,

попавшей под действие расистских законов после захвата Австрии фашистами.

В январе 1939 г. Бор отправляется в США для работы на три-четыре

месяца в Принстоне. И буквально накануне отъезда он узнает от австрийского

физика О. Фриша о том, что немецкие физики Ган и Штрассман открыли деление

урана под действием нейтронов. Весть была ошеломляющей: ведь это прямой

путь к атомной бомбе. 26 января 1939 г. Бор выступил с сообщением о делении

ядра в Вашингтонском университете. Ученые поняли, что физика стоит на

пороге величайших свершений. Получив в феврале от Фриша и Мейтнер новые

сведения, Бор приходит к выводу, что атомным горючим будет уран-235, ибо он

делится под воздействием медленных нейтронов, при этом будет выделяться

огромное количество энергии. 16 марта 1939 г. Э. Ферми поехал в Нью-Йорк,

чтобы доложить правительству США о готовности физиков заняться созданием

атомного оружия, обладающего огромной разрушительной силой.

Чтобы сплотить нацию и поднять дух датчан, Бор активно участвует в

издании книги «Культура Дании на пороге 1940 г.». Выход этой книги был

своеобразным сигналом для появления подпольных газет, для возникновения и

роста движения Сопротивления.

Как настоящий гуманист. Бор постоянно говорит влиятельным людям о

мирном использовании атомной энергии. Так как создание атомного оружия, по

мнению Бора, вызовет гибельную гонку вооружения и русские тоже могут в

ближайшее время создать атомную бомбу, то их уже сейчас надо привлечь к

совместной разработке атомных проблем. Эти мысли ученого разделял и

президент Рузвельт, но они полностью были отвергнуты премьером Англии

Черчиллем.

Вернувшись в августе 1945 г. на родину. Бор снова принимает ключи от

своего Института теоретической физики и дает согласие на переизбрание его

на должность президента Датского Королевского общества (на пост президента

Датской академии наук Бор переизбирался еще три раза: в 1949, 1954 и 1959

гг.).

В августе 1955 г. Бор выступает на Женевской конференции «Атом для

мира» с докладом «Физика и человечество». И вновь горячо и настойчиво

звучит голос великого физика о необходимости мирного использования атомной

энергии и установления широкого международного сотрудничества в различных

областях человеческой деятельности, в том числе и в науке. И как бы в

подтверждение этих слов следует сообщение из Советского Союза о первой в

мире атомной электростанции, запушенной 27 июня 1954 г. В октябре 1957 г.

Н. Бору первому была присуждена премия «Атом для мира». В день своего 70-

летия он был награжден высшим королевским орденом — орденом Данниборга I

степени, и в честь его датское правительство и Датская академия наук

учредили золотую медаль с изображением профиля ученого на одной стороне. На

другой стороне была изображена модель атома с надписью вокруг нее:

«Противоположности суть дополнения».

В 1961 г. Н. Бор в последний раз побывал в СССР. Он провел у нас две

недели, посетив Институт атомной энергии. Объединенный институт ядерных

исследований. Институт физических проблем. Физический институт АН СССР,

Московский и Тбилисский университеты. Бор восхищался прекрасной базой для

проведения научных исследований в СССР, условиями для получения высшего

образования. Он был в восторге от «праздника Архимеда» студентов МГУ. После

окончания шуточной оперы «Архимед» восторженный Бор поднялся на сцену и

сказал взволнованно: «Сегодня вечером я многое узнал о физике и в

особенности о том материале, из которого делаются физики. Если они способны

на такую же изобретательность и остроумие и в физике,—они многое совершат».

Бор прочитал несколько лекций, первую из них он читал студентам

физического факультета МГУ. И когда преподаватели факультета после

окончания беседы попросили Бора сделать на стене памятную надпись, он взял

мел и против надписи, оставленной Дираком, написал: «Противоположности—не

противоречия, а дополнения».

В 1963 г. исполнялось 50 лет боровской теории атома. Бор был полон

надежд и уже предвкушал радость недалеких встреч со своими друзьями. Но

дожить, к сожалению, до этого юбилея ему не пришлось. Бор умер 18 ноября

1963 г.

«Физики всего мира потрясены вестью о кончине великого датского

ученого и мыслителя, основателя современной теории атома и атомного ядра

Нильса Бора. Идеи Бора об основных законах атомной физики оказали на

развитие этой науки за последние полвека такое огромное влияние, какое

редко выпадает на долю одного человека... В лице Бора люди потеряли

гениального ученого и мыслителя, борца за мир и взаимопонимание между

народами, друга всего человечества»,—говорилось в некрологе, подписанном

видными советскими учеными.

Генрих Рудольф Герц

ГЕНРИХ РУДОЛЬФ ГЕРЦ (1857—1894) родился 22 февраля в Гамбурге, в

семье адвоката, ставшего позднее сенатором. Учился Герц прекрасно и был

непревзойденным по сообразительности учеником. Он любил все предметы, любил

писать стихи и работать на токарном станке. К сожалению, всю жизнь Герцу

мешало слабое здоровье.

В 1875 г. после окончания гимназии Герц поступает в Дрезденское, а

затем в Мюнхенское высшее техническое училище. Дело шло хорошо до тех пор,

пока изучались предметы общего характера. Но как только началась

специализация, Герц изменил свое решение. Он не желает быть узким

специалистом, он рвется к научной работе и поступает в Берлинский

университет. Герцу повезло: его непосредственным наставником оказался

Гельмгольц. Хотя знаменитый физик был приверженцем теории дальнодействия,

но как истинный ученый он безоговорочно признавал, что идеи Фарадея —

Максвелла о близкодействии и физическом поле дают прекрасное согласие с

экспериментом.

Попав в Берлинский университет, Герц с большим желанием стремился к

занятиям в физических лабораториях. Но к работе в лабораториях допускались

лишь те студенты, которые занимались решением конкурсных задач. Гельмгольц

предложил Герцу задачу из области электродинамики: обладает ли

электрический ток кинетической энергией? Гельмгольц хотел направить силы

Герца в область электродинамики, считая ее наиболее запутанной.

Герц принимается за решение поставленной задачи, рассчитанное на 9

месяцев. Он сам изготовляет приборы и отлаживает их. При работе над первой

проблемой сразу же выявились заложенные в Герце черты исследователя:

упорство, редкое трудолюбие и искусство экспериментатора. Задача была

решена за 3 месяца. Результат, как и ожидалось, был отрицательным. (Сейчас

нам ясно, что электрический ток, представляющий собой направленное движение

электрических зарядов (электронов, ионов), обладает кинетической энергией.

Для того чтобы Герц мог обнаружить это, надо было повысить точность его

эксперимента в тысячи раз.) Полученный результат совпадал с точкой зрения

Гельмгольца, хотя и ошибочной, но в способностях молодого Герца он не

ошибся. «Я увидел, что имел дело с учеником совершенно необычного

дарования», — отмечал он позднее. Работа Герца была удостоена премии.

Вернувшись после летних каникул 1879 г., Герц добился разрешения

работать над другой темой: <0б индукции во вращающихся телах», взятой в

качестве докторской диссертации. Это была теоретическая работа. Он

предполагал завершить ее за 2—3 месяца, защитить и получить поскорее звание

доктора, хотя университет еще не был закончен. Работая с большим подъемом и

воодушевлением, Герц быстро закончил исследование. Зашита прошла успешно, и

ему присудили степень доктора с «отличием» — явление исключительно редкое,

тем более для студента.

С 1883 по 1885 г. Герц заведовал кафедрой теоретической физики в

провинциальном городке Киле, где совсем не было физической лаборатории.

Герц решил заниматься здесь теоретическими вопросами. Он корректирует

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6