Бор Нильс Хенрик Давид

Бор Нильс Хенрик Давид

Бор (Bohr) Нильс Хенрик Давид (7.10.1885, Копенгаген, — 18.11.1962, там же), датский физик. Создал первую квантовую теорию атома, а затем участвовал в разработке основ квантовой механики . Внёс также значительный вклад в развитие теории атомного ядра и ядерных реакций, процессов взаимодействия элементарных частиц со средой. В 1908 Б. окончил университет в Копенгагене. Здесь он выполнил свои первые работы по исследованию колебаний струй жидкости (1907—10) и классической электронной теории металлов (1911). В 1911—12 работал в Кембридже у Дж. Дж. Томсона и в Манчестере у Э. Резерфорда . В 1914—16 читал курс математической физики в Манчестере. В 1916 получил кафедру теоретической физики в Копенгагене. С 1920 и до конца жизни руководил созданным им институтом теоретической физики в Копенгагене, который теперь носит его имя. В 1943, когда стало известно о готовящейся гитлеровцами, оккупировавшими Данию, расправе над Б., он был вывезен на лодке организацией Сопротивления в Швецию, а оттуда на английском военном самолёте — в США. Здесь Б. участвовал в работах по созданию атомной бомбы. После войны вернулся в Данию. Активно участвовал в борьбе против атомной угрозы.

  Работая в Манчестере, Б. воспринял сформулированное Резерфордом в 1911 представление о планетарном строении атома. Однако уже в то время было ясно, что такое строение (ядро и вращающиеся вокруг него по орбитам электроны) противоречит классической электродинамике и механике. По законам классической электродинамики электрон в атоме должен был бы непрерывно излучать электромагнитные волны, потерять свою энергию за ничтожно малую долю секунды и упасть на ядро. Следовательно, согласно классической физике, устойчивые движения электронов в атоме невозможны и атом как динамическая система существовать не может. Исходя из идеи квантования энергии, выдвинутой ранее М. Планком в теории излучения (см. Излучение ), Б. разработал и в 1913 опубликовал теорию атома, в которой показал, что планетарная структура атома и свойства его спектра излучения могут быть объяснены, если считать, что движение электрона подчинено некоторым дополнительным ограничениям — т. н. постулатам Б. Согласно этим постулатам, для электрона существуют избранные, или «разрешенные», орбиты, двигаясь по которым, он, вопреки законам классической электродинамики, не излучает энергии, но может скачком перейти на более близкую к ядру «дозволенную» орбиту и при этом испустить квант (порцию) электромагнитной энергии, пропорциональный частоте электромагнитной волны. Построенная на этих постулатах и развитая затем самим Б. и другими физиками теория атома впервые объяснила его особую устойчивость, сохранение атомом при сравнительно слабых столкновениях своей структуры и характера спектра.

  В 1923 Б. сформулировал количественно т. н. принцип соответствия (см. Соответствия принцип ), указывающий, когда именно существенны эти квантовые ограничения, а когда достаточна классическая физика. В том же году Б. впервые удалось дать на основе своей модели атома объяснение периодической системы элементов Менделеева. Однако теория Б. в целом содержала внутреннее противоречие в своей основе, поскольку она механически объединяла классические понятия и законы с квантовыми условиями, и не могла считаться удовлетворительной. Кроме того, она была неполной, недостаточно универсальной, т.к. не могла быть использована для количественного объяснения всего многообразия явлений атомного мира. Такой теорией явилась квантовая механика — теория движения микрочастиц, созданная в 1924—26 Л. де Бройлем , В. Гейзенбергом и Э. Шрёдингером .

  Однако основные идеи квантовой механики, несмотря на её формальные успехи, в первые годы оставались во многом неясными. Для полного понимания физических основ квантовой механики, её связи с классической физикой был необходим дальнейший глубокий анализ соотношения классического (макроскопического) и квантового (микроскопического — на атомном и субатомном уровнях) материальных объектов, процесса измерения характеристик микрообъекта и вообще физического содержания используемых в теории понятий. Этот анализ потребовал напряжённой работы, в которой ведущую роль сыграл Б. Его институт стал центром такого рода исследований. Главная идея Б. заключалась в том, что заимствованные из классической физики динамические характеристики микрочастицы (например, электрона) — её координата, импульс (количество движения), энергия и др. — вовсе не присущи частице самой по себе. Смысл и определённое значение той или иной характеристики электрона, например его импульса, раскрываются во взаимосвязи с классическими объектами, для которых эти величины имеют определённый смысл и все одновременно могут иметь определённое значение (такой классический объект условно называется измерительным прибором). Эта идея имеет не только принципиальное физическое, но и философское значение. В результате была создана последовательная, чрезвычайно общая теория, внутренне непротиворечиво объясняющая все известные процессы в микромире для нерелятивистской области (т. е. пока скорости частиц малы по сравнению со скоростью света) и в предельном случае автоматически ведущая к классическим законам и понятиям, когда объект становится макроскопическим. Были также заложены основы релятивистской теории.

  В 1927 Б. дал формулировку важнейшего принципа — принципа дополнительности, утверждающего невозможность при наблюдении микромира совмещения приборов двух принципиально различных классов, соответственно тому, что в микромире нет таких состояний, в которых объект имел бы одновременно точные динамические характеристики, принадлежащие двум определённым классам, взаимно исключающим друг друга. Это в свою очередь обусловлено тем, что не существует таких наборов классических объектов (измерительных приборов), в связи с которыми микрообъект обладал бы одновременно точными значениями всех динамических величин (см. Дополнительности принцип ).

  В 1936 Б. сформулировал фундаментальное для ядерной физики представление о характере протекания ядерных реакций (модель составного ядра). В 1939 совместно с Дж. А. Уилером он развил теорию деления ядер — процесса, в котором происходит освобождение огромных количеств ядерной энергии. В 40—50-х гг. Б. занимался в основном проблемой взаимодействия элементарных частиц со средой.

  Б. создал большую школу физиков и многое сделал для развития сотрудничества между физиками всего мира. Институт Б. стал одним из важнейших мировых научных центров. Выросшие в этом институте физики работают почти во всех странах мира. В своём институте Б. принимал также советских учёных, многие из которых работали там подолгу. Б. неоднократно приезжал в СССР и в 1929 был избран иностранным членом АН СССР. Он являлся членом Датского королевского научного общества (с 1917), а также членом многих академий и научных обществ мира. Лауреат Нобелевской премии (1922).

  Соч.: Das Quantenpostulat und die neuere Entwicklung der Atomistik, «Naturwissenschaften», 1928, H. 15, S. 245; Neutron capture and nuclear constitution, «Nature», 1936, v. 137, № 3461, p. 344; The mechanism of nuclear fission, «Physical Review», 1939, v. 56, p. 426 (совм. с J. A. Wheeler); в рус. пер. — Три статьи о спектрах и строении атомов, М., 1923; Прохождение атомных частиц через вещество, М., 1950; Атомная физика и человеческое познание, М., 1962.

  Лит.: Нильс Бор и развитие физики, пер. с англ., М., 1960 (библ.); Нильс Бор. Жизнь и творчество, пер. с дат., М., 1967; Мур P., Нильс Бор — человек и ученый, пер. с англ., М., 1969.

  Е. Л. Фейнберг.

Н. Бор.