نيلز بور عالم فيزياء دنماركي وشخصية عامة ، أحد مؤسسي الفيزياء الحديثة. كان مؤسس ورئيس معهد كوبنهاغن للفيزياء النظرية ، ومؤسس المدرسة العلمية العالمية ، وكذلك عضوًا أجنبيًا في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. تستعرض هذه المقالة قصة حياة نيلز بور وإنجازاته الرئيسية.
الجدارة
أسس الفيزيائي الدنماركي بور نيلز نظرية الذرة ، والتي تقوم على النموذج الكوكبي للذرة ، والمفاهيم الكمومية والمسلمات التي اقترحها شخصيًا. بالإضافة إلى ذلك ، يُذكر بور لعمله المهم في نظرية النواة الذرية والتفاعلات النووية والمعادن. كان أحد المشاركين في إنشاء ميكانيكا الكم. بالإضافة إلى التطورات في مجال الفيزياء ، يمتلك بوهر عددًا من الأعمال في الفلسفة والعلوم الطبيعية. حارب العالم بنشاط ضد التهديد الذري. في عام 1922 حصل على جائزة نوبل
الطفولة
ولد عالم المستقبل نيلز بور في كوبنهاغن في 7 أكتوبر 1885. كان والده ، كريستيان ، أستاذًا في علم وظائف الأعضاء في جامعة محلية ، وكانت والدته ، إيلين ، من عائلة يهودية ثرية. نيلز شقيق أصغر ، هارالد. حاول الآباء جعل طفولة أبنائهم سعيدة ومليئة بالأحداث. إيجابيلعب تأثير الأسرة ، وخاصة الأم ، دورًا رئيسيًا في تنمية صفاتهم الروحية.
تعليم
تلقى بوهر تعليمه الابتدائي في مدرسة Gammelholm. خلال سنوات دراسته ، كان مولعًا بكرة القدم ، ولاحقًا - التزلج والإبحار. في الثالثة والعشرين من عمره ، تخرج بوهر من جامعة كوبنهاغن ، حيث كان يُنظر إليه على أنه فيزيائي أبحاث موهوب للغاية. حصل نيلز على ميدالية ذهبية من الأكاديمية الملكية الدنماركية للعلوم عن مشروع تخرجه حول تحديد التوتر السطحي للماء باستخدام اهتزازات نفاثة مائية. بعد أن تلقى تعليمه ، ظل الفيزيائي الطموح بور نيلز للعمل في الجامعة. هناك أجرى عددًا من الدراسات المهمة. كان أحدهم مكرسًا للنظرية الإلكترونية الكلاسيكية للمعادن وشكل أساس أطروحة الدكتوراه لبور.
التفكير خارج الصندوق
ذات يوم ، طُلب من رئيس الأكاديمية الملكية ، إرنست رذرفورد ، المساعدة من قبل زميل من جامعة كوبنهاغن. وكان هذا الأخير ينوي منح طالبه أدنى درجة ، عندما يعتقد أنه يستحق درجة "ممتازة". وافق كلا طرفي النزاع على الاعتماد على رأي طرف ثالث ، محكم معين ، أصبح رذرفورد. وفقًا لسؤال الامتحان ، كان على الطالب أن يشرح كيف يمكن استخدام مقياس الضغط لتحديد ارتفاع المبنى.
أجاب الطالب أنه لهذا عليك ربط بارومتر بحبل طويل ، والصعود به إلى سطح المبنى ، ثم خفضه إلى الأرض وقياس طول الحبل المنحدر. من ناحية ، كان الجوابصحيح تمامًا وكامل ، ولكن من ناحية أخرى ، لم يكن له الكثير من القواسم المشتركة مع الفيزياء. ثم اقترح رذرفورد أن يحاول الطالب الإجابة مرة أخرى. أعطاه ست دقائق ، وحذره من أن الإجابة يجب أن توضح فهم القوانين الفيزيائية. بعد خمس دقائق ، بعد أن سمع من الطالب أنه كان يختار أفضل الحلول العديدة ، طلب منه رذرفورد الإجابة قبل الموعد المحدد. هذه المرة ، اقترح الطالب أن يصعدوا إلى السطح باستخدام مقياس الضغط ، ثم يرمونه لأسفل ، ويقيسون وقت السقوط ، وباستخدام معادلة خاصة ، معرفة الارتفاع. أرضت هذه الإجابة المعلم ، لكنه لم يستطع هو ورذرفورد أن ينكروا على أنفسهم متعة الاستماع إلى بقية إصدارات الطلاب.
الطريقة التالية كانت تعتمد على قياس ارتفاع ظل البارومتر وارتفاع ظل المبنى ، ثم حل التناسب. أحب رذرفورد هذا الخيار ، وطلب بحماس من الطالب تسليط الضوء على الأساليب المتبقية. ثم قدم له الطالب الخيار الأبسط. كان عليك فقط وضع البارومتر مقابل جدار المبنى ووضع علامات ، ثم عد عدد العلامات واضربها في طول البارومتر. يعتقد الطالب أن مثل هذه الإجابة الواضحة لا ينبغي بالتأكيد التغاضي عنها
لكي لا يعتبر جوكر في نظر العلماء ، اقترح الطالب الخيار الأكثر تعقيدًا. قال إنه بعد أن ربطت خيطًا بالبارومتر ، فأنت بحاجة إلى تأرجحه عند قاعدة المبنى وعلى سطحه ، لقياس مقدار الجاذبية. من الفرق بين البيانات المستلمة ، إذا رغبت في ذلك ، يمكنك معرفة الارتفاع. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال تأرجح البندول على خيط من سطح المبنى ، يمكن للمرء تحديد الارتفاع من فترة السبق.
أخيرًا ، طالبعرض العثور على مدير المبنى ، ومقابل مقياس رائع ، اكتشف الارتفاع منه. سأل رذرفورد عما إذا كان الطالب حقًا لا يعرف الحل المقبول عمومًا للمشكلة. لم يخفِ ما يعرفه ، لكنه اعترف بأنه سئم من فرض طريقة تفكيره من قبل المعلمين على الطلاب ، في المدرسة والكلية ، ورفضهم للحلول غير المعيارية. كما خمنت على الأرجح ، كان ذلك الطالب نيلز بور.
الانتقال إلى إنجلترا
بعد العمل في الجامعة لمدة ثلاث سنوات ، انتقل بوهر إلى إنجلترا. في السنة الأولى عمل في كامبريدج مع جوزيف طومسون ، ثم انتقل إلى إرنست رذرفورد في مانشستر. كان مختبر رذرفورد في ذلك الوقت يعتبر الأكثر تميزًا. في الآونة الأخيرة ، أجريت فيه تجارب أدت إلى اكتشاف النموذج الكوكبي للذرة. بتعبير أدق ، كان النموذج آنذاك لا يزال في مهده.
التجارب التي أجريت على مرور جسيمات ألفا عبر الرقاقة سمحت لرذرفورد بإدراك أنه في وسط الذرة توجد نواة صغيرة مشحونة ، والتي بالكاد تمثل الكتلة الكاملة للذرة ، والإلكترونات الخفيفة موجودة حولها هو - هي. نظرًا لأن الذرة متعادلة كهربائيًا ، يجب أن يكون مجموع شحنات الإلكترونات مساويًا لمعامل شحنة النواة. كان الاستنتاج القائل بأن شحنة النواة مضاعفًا لشحنة الإلكترون محوريًا في هذه الدراسة ، لكنه ظل غير واضح حتى الآن. بدلاً من ذلك ، تم تحديد النظائر - المواد التي لها نفس الخصائص الكيميائية ولكن لها كتل ذرية مختلفة.
العدد الذري للعناصر. قانون النزوح
أثناء العمل في مختبر رذرفورد ، أدرك بوهر أن الخصائص الكيميائية تعتمد على العددالإلكترونات في الذرة ، أي من شحنتها وليس كتلتها ، وهو ما يفسر وجود النظائر. كان هذا أول إنجاز كبير لبوهر في هذا المختبر. نظرًا لأن جسيم ألفا يعلق نفسه بنواة الهيليوم بشحنة +2 ، أثناء تحلل ألفا (يطير الجسيم خارج النواة) ، يجب وضع عنصر "الطفل" في الجدول الدوري خليتين على اليسار من " أم "، وأثناء تحلل بيتا (يطير الإلكترون من النواة) - خلية واحدة إلى اليمين. هذه هي الطريقة التي تم بها تشكيل "قانون النزوح الإشعاعي". علاوة على ذلك ، قام الفيزيائي الدنماركي بعدد من الاكتشافات الأكثر أهمية والتي تتعلق بنموذج الذرة ذاته.
نموذج رذرفورد-بوهر
يُطلق على هذا النموذج أيضًا اسم الكواكب ، لأن الإلكترونات فيه تدور حول النواة ، تمامًا مثل الكواكب حول الشمس. هذا النموذج لديه عدد من المشاكل. الحقيقة هي أن الذرة الموجودة فيه كانت غير مستقرة بشكل كارثي ، وفقدت طاقتها في مائة مليون من الثانية. في الواقع ، هذا لم يحدث. بدت المشكلة التي نشأت غير قابلة للحل وتتطلب نهجًا جديدًا جذريًا. هذا هو المكان الذي أثبت فيه الفيزيائي الدنماركي بور نيلز نفسه.
اقترح بور أنه على عكس قوانين الديناميكا الكهربائية والميكانيكا ، هناك مدارات في الذرات ، تتحرك على طولها لا تشع الإلكترونات. يكون المدار مستقرًا إذا كان الزخم الزاوي للإلكترون الموجود عليه يساوي نصف ثابت بلانك. يحدث الإشعاع ، ولكن فقط في لحظة انتقال الإلكترون من مدار إلى آخر. كل الطاقة التي يتم إطلاقها في هذه الحالة يتم نقلها بعيدًا عن طريق كمية الإشعاع. يحتوي هذا الكم على طاقة مساوية لمنتج تردد الدوران وثابت بلانك ، أو الفرق بين الأولي والطاقة النهائية للإلكترون. وهكذا ، جمع بوهر بين عمل رذرفورد وفكرة الكوانتا ، التي اقترحها ماكس بلانك في عام 1900. تناقض هذا الاتحاد مع جميع أحكام النظرية التقليدية ، وفي نفس الوقت لم يرفضه تمامًا. تم اعتبار الإلكترون كنقطة مادية تتحرك وفقًا للقوانين الكلاسيكية للميكانيكا ، ولكن فقط تلك المدارات التي تفي بـ "شروط التكميم" هي "المسموح بها". في مثل هذه المدارات ، طاقات الإلكترون تتناسب عكسيا مع مربعات أرقام المدارات.
الاشتقاق من "قاعدة التردد"
بناءً على "قاعدة الترددات" ، خلص بور إلى أن ترددات الإشعاع تتناسب مع الفرق بين المربعات العكسية للأعداد الصحيحة. في السابق ، تم إنشاء هذا النمط من قبل علماء الطيف ، لكنهم لم يجدوا تفسيرًا نظريًا. جعلت نظرية نيلز بور من الممكن تفسير الطيف ليس فقط الهيدروجين (أبسط الذرات) ، ولكن أيضًا الهيليوم ، بما في ذلك الذرات المتأينة. أوضح العالم تأثير حركة النواة وتنبأ بكيفية ملء الأصداف الإلكترونية ، مما جعل من الممكن الكشف عن الطبيعة الفيزيائية لتواتر العناصر في نظام مندليف. لهذه التطورات ، حصل بوهر على جائزة نوبل في عام 1922.
معهد بوهر
بعد الانتهاء من عمل رذرفورد ، عاد الفيزيائي المعترف به بالفعل بور نيلز إلى وطنه ، حيث تمت دعوته عام 1916 كأستاذ في جامعة كوبنهاغن. بعد ذلك بعامين ، أصبح عضوًا في الجمعية الملكية الدنماركية (في عام 1939 ، ترأسها العالم).
في عام 1920 ، أسس بور معهد النظريةوأصبح زعيمها. قامت سلطات كوبنهاغن ، تقديراً لمزايا الفيزيائي ، بتزويده بمبنى "منزل بروير" التاريخي للمعهد. حقق المعهد جميع التوقعات ، ولعب دورًا بارزًا في تطوير فيزياء الكم. ومن الجدير بالذكر أن الصفات الشخصية لبوهر لعبت دورًا حاسمًا في ذلك. لقد أحاط نفسه بالموظفين والطلاب الموهوبين ، وكانت الحدود بينهما في كثير من الأحيان غير مرئية. كان معهد بوهر دوليًا ، حاول الناس الوقوع فيه من كل مكان. من بين مشاهير مدرسة بوهر: F. Bloch و W. Weisskopf و H. Casimir و O. Bora و L. Landau و J. Wheeler وغيرهم الكثير.
قام العالم الألماني Werne Heisenberg بزيارة مدينة Bohr أكثر من مرة. في الوقت الذي تم فيه إنشاء "مبدأ عدم اليقين" ، ناقش إروين شرودنجر ، الذي كان مؤيدًا لوجهة النظر الموجية البحتة ، مع بور. تم تشكيل أساس فيزياء جديدة نوعيًا للقرن العشرين في منزل بروير السابق ، أحد الشخصيات الرئيسية التي كان نيلز بور.
كان نموذج الذرة الذي اقترحه العالم الدنماركي ومعلمه رذرفورد غير متسق. لقد وحدت افتراضات النظرية الكلاسيكية والفرضيات التي تناقضها بوضوح. من أجل إزالة هذه التناقضات ، كان من الضروري إجراء مراجعة جذرية للأحكام الرئيسية للنظرية. لعبت مزايا بوهر المباشرة وسلطته في الأوساط العلمية وتأثيره الشخصي دورًا مهمًا في هذا الاتجاه. أظهر عمل نيلز بور أنه للحصول على صورة مادية للعالم الصغير ، فإن النهج الذي يتم استخدامه بنجاح لـ "عالم الأشياء الكبيرة" غير مناسب ، وأصبحأحد مؤسسي هذا النهج. قدم العالم مفاهيم مثل "التأثير غير المنضبط لإجراءات القياس" و "الكميات الإضافية".
نظرية الكم في كوبنهاغن
التفسير الاحتمالي (المعروف أيضًا باسم كوبنهاجن) لنظرية الكم ، وكذلك دراسة العديد من "المفارقات" ، يرتبط باسم العالم الدنماركي. لعبت مناقشة بور مع ألبرت أينشتاين دورًا مهمًا هنا ، والذي لم يعجبه فيزياء بوهر الكمومية في التفسير الاحتمالي. لعب "مبدأ المطابقة" ، الذي صاغه العالم الدنماركي ، دورًا مهمًا في فهم أنماط العالم المصغر وتفاعلها مع الفيزياء الكلاسيكية (غير الكمومية).
موضوع نووي
بدايةً لدراسة الفيزياء النووية تحت إشراف رذرفورد ، أولى بور اهتمامًا كبيرًا بالموضوعات النووية. في عام 1936 ، اقترح نظرية النواة المركبة ، والتي سرعان ما أدت إلى نموذج الإسقاط ، والذي لعب دورًا مهمًا في دراسة الانشطار النووي. على وجه الخصوص ، تنبأ بور بالانشطار التلقائي لنواة اليورانيوم.
عندما استولى النازيون على الدنمارك ، نُقل العالم سرًا إلى إنجلترا ، ثم إلى أمريكا ، حيث عمل مع ابنه أوجي في مشروع مانهاتن في لوس ألاموس. في سنوات ما بعد الحرب ، كرس بوهر الكثير من الوقت لمسائل التحكم في الأسلحة النووية والاستخدام السلمي للذرات. شارك في إنشاء مركز الأبحاث النووية في أوروبا وحتى حول أفكاره إلى الأمم المتحدة. بناءً على حقيقة أن بور لم يرفض مناقشة جوانب معينة من "المشروع النووي" مع علماء الفيزياء السوفييت ، فقد اعتبره أمرًا خطيرًااحتكار امتلاك أسلحة نووية.
مجالات المعرفة الأخرى
بالإضافة إلى ذلك ، كان نيلز بور ، الذي أوشكت سيرته الذاتية على الانتهاء ، مهتمًا أيضًا بالقضايا المتعلقة بالفيزياء ، ولا سيما علم الأحياء. كان مهتمًا أيضًا بفلسفة العلوم الطبيعية.
توفي عالم دنماركي بارز بنوبة قلبية في 18 أكتوبر 1962 في كوبنهاغن.
الخلاصة
نيلز بور ، الذي غيرت اكتشافاته الفيزياء بالتأكيد ، يتمتع بسلطة علمية وأخلاقية كبيرة. كان للتواصل معه ، حتى عابرًا ، انطباعًا لا يمحى على المحاورين. أظهر خطاب بوهر وكتاباته أنه اختار كلماته بعناية لتوضيح أفكاره بأكبر قدر ممكن من الدقة. وصف الفيزيائي الروسي فيتالي جينزبورغ بوهر بأنه دقيق وحكيم بشكل لا يصدق.
