Yêu

Koch, Niels Fabian Helge von. Tiểu sử Những khám phá khoa học của Niels Bohr

Bohr Niels Hendrik David (7/10) 1885 , Copenhagen - ngày 18 tháng 11 1962 , Copenhagen), nhà khoa học người Đan Mạch, một trong những người sáng lập vật lý hiện đại. Tác giả của các công trình cơ bản về cơ học lượng tử, lý thuyết nguyên tử, hạt nhân nguyên tử và phản ứng hạt nhân.

Tuổi thơ và tuổi trẻ

Niels Bohr sinh ra trong gia đình của Christian Bohr, giáo sư sinh lý học tại Đại học Copenhagen, và Ellen Bohr, xuất thân từ một gia đình Do Thái giàu có và có ảnh hưởng. Cha mẹ của Nils và em trai yêu quý của ông là Harald (một nhà toán học lớn trong tương lai) đã cố gắng làm cho tuổi thơ của con trai họ hạnh phúc và đầy ý nghĩa. Ảnh hưởng có lợi của gia đình, đặc biệt là người mẹ, đóng vai trò quyết định trong việc hình thành phẩm chất tinh thần của họ.

Nils học tiểu học tại Trường Ngữ pháp Gammelholm, nơi ông tốt nghiệp. 1903 . Trong những năm đi học, anh ấy là một cầu thủ bóng đá cuồng nhiệt; sau đó anh ấy bắt đầu thích trượt tuyết và chèo thuyền. Ở tuổi hai mươi ba, ông tốt nghiệp Đại học Copenhagen, nơi ông nổi tiếng là một nhà vật lý nghiên cứu tài năng khác thường. Đồ án tốt nghiệp của ông về việc xác định sức căng bề mặt của nước do dao động của tia nước đã được Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Đan Mạch trao huy chương vàng. TRONG 1908-11 Bohr tiếp tục làm việc tại trường đại học, nơi ông thực hiện một số nghiên cứu quan trọng, đặc biệt là về lý thuyết điện tử cổ điển của kim loại, vốn là nền tảng cho luận án tiến sĩ của ông.

Làm việc ở Anh

Ba năm sau khi tốt nghiệp đại học, Bohr sang Anh làm việc. Sau một năm ở Cambridge với J. J. Thomson, Bohr chuyển đến Manchester để làm việc với Rutherford, phòng thí nghiệm của ông vào thời điểm đó chiếm vị trí dẫn đầu. Tại đây, vào thời điểm Bohr xuất hiện, các thí nghiệm đã diễn ra đưa Rutherford đến với mô hình hành tinh của nguyên tử. Chính xác hơn, mô hình vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Các thí nghiệm về sự di chuyển của các hạt alpha qua các mảnh giấy bạc đã khiến Rutherford tin rằng ở trung tâm nguyên tử có một hạt nhân tích điện nhỏ, trong đó gần như toàn bộ khối lượng của nguyên tử tập trung và các electron nhẹ hơn nhiều nằm xung quanh hạt nhân. . Vì nguyên tử nói chung là trung hòa về điện nên tổng điện tích của tất cả các electron phải có độ lớn bằng điện tích của hạt nhân, nhưng khác dấu với nó. Kết luận rằng điện tích hạt nhân phải gấp bội số điện tích của electron là quan trọng, nhưng vẫn còn nhiều điều chưa chắc chắn. Do đó, các "đồng vị" đã được phát hiện - những chất có cùng tính chất hóa học, nhưng có trọng lượng nguyên tử khác nhau.

Bài toán về số nguyên tử của các nguyên tố. luật dịch chuyển

Thành tựu quan trọng đầu tiên của Bohr trong phòng thí nghiệm của Rutherford là sự hiểu biết của ông rằng các tính chất hóa học được xác định bởi số lượng electron trong nguyên tử, và do đó bởi điện tích của hạt nhân chứ không phải bởi khối lượng của nó, và điều này giải thích sự tồn tại của các đồng vị. Vì hạt alpha là hạt nhân helium có điện tích +2, nên trong quá trình phân rã alpha, khi hạt này bay ra khỏi hạt nhân, nguyên tố “con” phải nằm trong bảng tuần hoàn hai ô ở bên trái của “mẹ” ”, và trong quá trình phân rã beta, khi một electron bay ra khỏi hạt nhân, lệch một ô sang bên phải. Đây là cách mà “định luật dịch chuyển phóng xạ” được phát hiện. Nhưng khám phá này còn được tiếp nối bởi những khám phá khác, quan trọng hơn nhiều. Họ quan tâm đến chính mô hình nguyên tử.

Mô hình Rutherford-Bohr

Mô hình này thường được gọi là "hành tinh" - trong đó, giống như các hành tinh quay quanh Mặt trời, các electron chuyển động xung quanh hạt nhân. Nhưng một nguyên tử như vậy không thể ổn định: dưới tác dụng của lực hút Coulomb của hạt nhân, mỗi electron chuyển động với gia tốc và một điện tích có gia tốc, theo định luật điện động lực học cổ điển, phải phát ra sóng điện từ, mất năng lượng. Các tính toán định lượng cho thấy “sự mất ổn định bức xạ” như vậy của nguyên tử là thảm khốc: trong khoảng một phần trăm triệu giây, tất cả các electron sẽ phải mất năng lượng và rơi vào hạt nhân. Nhưng trên thực tế không có điều gì như thế xảy ra và nhiều nguyên tử khá ổn định. Một vấn đề nảy sinh tưởng chừng như không thể giải quyết được. Và nó thực sự không thể giải quyết được nếu không có sự tham gia của những ý tưởng mới cấp tiến. Chính những ý tưởng này đã được Bohr đưa ra.

Ông cho rằng (ngược lại với các định luật cơ học và điện động lực học) có những quỹ đạo trong nguyên tử mà các electron không phát ra khi chuyển động. Theo Bohr, một quỹ đạo ổn định nếu xung lượng góc của electron nằm trên nó là bội số của h/2p, trong đó h là hằng số Planck. Bức xạ chỉ xảy ra khi một electron chuyển từ quỹ đạo ổn định này sang quỹ đạo ổn định khác và toàn bộ năng lượng giải phóng trong trường hợp này bị một lượng tử bức xạ mang đi. Năng lượng của một lượng tử như vậy, bằng tích của tần số n x h, theo định luật bảo toàn năng lượng, bằng hiệu giữa năng lượng ban đầu và năng lượng cuối cùng của electron (“Quy tắc tần số”). Vì vậy, Bohr đề xuất kết hợp các ý tưởng mô hình của Rutherford với ý tưởng lượng tử, được Planck trình bày lần đầu tiên trong 1900 . Mối liên hệ như vậy về cơ bản là trái ngược với tất cả các quy định và truyền thống của lý thuyết cổ điển. Tuy nhiên, đồng thời, lý thuyết cổ điển này cũng không bị bác bỏ hoàn toàn: electron được coi là một điểm vật chất chuyển động theo các định luật cơ học cổ điển, nhưng trong tất cả các quỹ đạo, chỉ những quỹ đạo đáp ứng “điều kiện lượng tử hóa” mới được tuyên bố “ cho phép."

Năng lượng của electron trong các quỹ đạo như vậy tỷ lệ nghịch với bình phương các số nguyên - số quỹ đạo. Sử dụng “quy tắc tần số”, Bohr đi đến kết luận rằng tần số bức xạ phải tỷ lệ với hiệu giữa các bình phương nghịch đảo của các số nguyên. Mô hình này thực sự đã được các nhà quang phổ xác lập, nhưng cho đến lúc đó người ta vẫn chưa tìm ra lời giải thích.

Bohr giải thích không chỉ phổ của nguyên tử đơn giản nhất - hydro, mà cả heli, bao gồm cả heli bị ion hóa, cho thấy cách tính đến ảnh hưởng của chuyển động hạt nhân, dự đoán cấu trúc của các lớp vỏ electron, giúp hiểu được bản chất vật lý về tính tuần hoàn của các tính chất hóa học của các nguyên tố - bảng tuần hoàn của Mendeleev. Đối với những tác phẩm này Bohr 1922 đã được trao giải Nobel.

Viện Bohr ở Copenhagen

Sau khi hoàn thành công việc của mình với Rutherford, Bohr trở lại Đan Mạch, nơi ông 1916 được mời làm giáo sư tại Đại học Copenhagen. Một năm sau, ông được bầu làm thành viên của Hiệp hội Hoàng gia Đan Mạch (trong 1939 ông đã trở thành chủ tịch của nó).

TRONG 1920 Bohr thành lập Viện Vật lý Lý thuyết và trở thành giám đốc của nó. Để ghi nhận những đóng góp của ông, thành phố đã cung cấp cho Bor "Ngôi nhà sản xuất bia" lịch sử cho viện. Viện này được định sẵn sẽ đóng một vai trò nổi bật trong sự phát triển của vật lý lượng tử. Không còn nghi ngờ gì nữa, ở đây những phẩm chất cá nhân đặc biệt của giám đốc có tầm quan trọng quyết định. Anh ấy liên tục bị vây quanh bởi các cộng tác viên và sinh viên (trên thực tế không có ranh giới giữa thứ nhất và thứ hai), những người đến với Bor từ khắp mọi nơi. F. Bloch, O. Bohr, W. Weiskopf, H. Casimir, O. Klein, H. Kramers, L. D. Landau, K. Meller, U. Nishika, A. Pais, L. thuộc về trường quốc tế lớn của ông. J. Wheeler và nhiều người khác. “The Brewer’s House” trở thành tâm điểm thu hút mọi nhà lý luận. W. Heisenberg đã đến Bohr hơn một lần, đúng vào thời điểm “nguyên lý bất định” đang được tạo ra, và E. Schrödinger ở đó đã có những cuộc thảo luận gay gắt với Bohr, cố gắng bảo vệ quan điểm sóng thuần túy. Chính tại Viện Bohr đã hình thành nên bộ mặt mới về mặt chất lượng của vật lý thế kỷ 20.

Mô hình Rutherford-Bohr rõ ràng là không nhất quán. Nó kết hợp cả những quy định của lý thuyết cổ điển và những gì rõ ràng mâu thuẫn với chúng. Để loại bỏ những mâu thuẫn này, cần phải xem xét lại một cách triệt để nhiều điều khoản cơ bản của lý thuyết. Ở đây, công lao trực tiếp của Bohr, vai trò của thẩm quyền khoa học và đơn giản là ảnh hưởng cá nhân của ông, là rất lớn. Chính Bohr là người đã nhận ra rằng để tạo ra một bức tranh vật lý về các quá trình của thế giới vi mô, cần có một cách tiếp cận khác với “thế giới của những điều lớn lao” và ông là một trong những người sáng tạo ra cách tiếp cận này. Ông đưa ra khái niệm về ảnh hưởng không kiểm soát được của các thủ tục đo, của các đại lượng “bổ sung” - sao cho một trong số chúng được xác định càng chính xác thì độ không đảm bảo của đại lượng kia càng lớn. Tên của Bohr gắn liền với cách giải thích xác suất (còn gọi là Copenhagen) của lý thuyết lượng tử và việc xem xét nhiều “nghịch lý” của nó. Điều quan trọng đáng kể ở đây là các cuộc thảo luận giữa Bohr và Einstein, những người chưa bao giờ chấp nhận cách giải thích xác suất của cơ học lượng tử. Để hiểu các định luật của thế giới vi mô và mối quan hệ của chúng với các định luật vật lý cổ điển (tức là phi lượng tử), nguyên tắc tương ứng do Bohr xây dựng có tầm quan trọng không hề nhỏ.

chủ đề hạt nhân

Bohr, bắt đầu từ Rutherford với ngành vật lý hạt nhân, luôn dành sự quan tâm lớn đến các chủ đề hạt nhân. TRONG 1936 ông đã đề xuất lý thuyết về hạt nhân phức hợp, và sau đó là mô hình giọt nước, lý thuyết này đóng một vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu vấn đề phân hạch hạt nhân. Bohr dự đoán sự phân hạch tự phát của hạt nhân uranium.

Sau khi Đức Quốc xã chiếm được Đan Mạch, Bohr bí mật rời quê hương và đầu tiên được đưa đến Anh (ông suýt chết trên máy bay), sau đó đến Mỹ, nơi ông và con trai Aage làm việc cho Dự án Manhattan ở Los Alamos. Trong những năm sau chiến tranh, ông rất chú ý đến vấn đề kiểm soát vũ khí hạt nhân, sử dụng nguyên tử một cách hòa bình, thậm chí gửi các thông điệp tới Liên Hợp Quốc và tham gia thành lập Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu. Đánh giá về việc ông không từ chối thảo luận về một số khía cạnh của “dự án nguyên tử” với nhà vật lý Liên Xô, ông nhận thấy việc độc quyền sở hữu vũ khí nguyên tử là nguy hiểm.

Bohr rất quan tâm đến các vấn đề liên quan đến vật lý, trong đó có sinh học. Ông luôn bận rộn với các vấn đề triết học của khoa học tự nhiên.

Thẩm quyền đạo đức và khoa học của Bohr đặc biệt cao. Bất kỳ giao tiếp nào, dù chỉ thoáng qua, với anh ấy đều để lại ấn tượng khó phai mờ. Anh ấy nói và viết theo cách rõ ràng: anh ấy đang ráo riết tìm kiếm những từ ngữ có thể diễn tả cảm xúc và suy nghĩ một cách chính xác và trung thực nhất. V. L. Ginzburg đã hết sức đúng khi cho rằng Bohr là người tinh tế và thông thái một cách độc đáo.

Bohr là thành viên danh dự của hơn 20 học viện khoa học ở nhiều nước khác nhau và là người đoạt nhiều giải thưởng quốc gia và quốc tế.

Ngôi nhà của họ là trung tâm của những cuộc thảo luận rất sôi nổi về các vấn đề khoa học và triết học cấp bách, và trong suốt cuộc đời mình, B. đã suy ngẫm về những tác động triết học trong công việc của mình. Ông học tại Trường Ngữ pháp Gammelholm ở Copenhagen và tốt nghiệp năm 1903. B. và anh trai Harald, người đã trở thành một nhà toán học nổi tiếng, là những cầu thủ bóng đá cuồng nhiệt trong những năm đi học; Nils sau đó bắt đầu thích trượt tuyết và chèo thuyền.

Khi B. còn là sinh viên vật lý tại Đại học Copenhagen, nơi ông lấy bằng cử nhân năm 1907, ông được công nhận là một nhà nghiên cứu có năng lực phi thường. Dự án luận án của ông, trong đó ông xác định được sức căng bề mặt của nước do sự rung động của tia nước, đã mang về cho ông huy chương vàng của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Đan Mạch. Ông nhận bằng thạc sĩ tại Đại học Copenhagen vào năm 1909. Luận án tiến sĩ của ông về lý thuyết điện tử trong kim loại được coi là một nghiên cứu lý thuyết bậc thầy. Trong số những điều khác, nó cho thấy điện động lực học cổ điển không có khả năng giải thích các hiện tượng từ tính trong kim loại. Nghiên cứu này đã giúp Bohr sớm nhận ra trong sự nghiệp khoa học của mình rằng lý thuyết cổ điển không thể mô tả đầy đủ hành trạng của các electron.

Sau khi nhận bằng tiến sĩ năm 1911, B. tới Đại học Cambridge, Anh, để làm việc với J.J. Thomson, người đã phát hiện ra electron vào năm 1897. Tuy nhiên, vào thời điểm đó Thomson đã bắt đầu nghiên cứu các chủ đề khác và ông tỏ ra không mấy quan tâm đến luận án của B. cũng như những kết luận trong đó. Nhưng B., trong khi đó, bắt đầu quan tâm đến công trình của Ernest Rutherford tại Đại học Manchester. Rutherford và các cộng sự của ông đã nghiên cứu vấn đề phóng xạ của các nguyên tố và cấu trúc của nguyên tử. B. chuyển đến Manchester trong vài tháng vào đầu năm 1912 và hăng hái lao vào những nghiên cứu này. Ông đã rút ra nhiều hệ quả từ mô hình hạt nhân nguyên tử do Rutherford đề xuất, mô hình này vẫn chưa được công nhận rộng rãi. Trong các cuộc thảo luận với Rutherford và các nhà khoa học khác, B. đã tìm ra những ý tưởng đưa ông đến việc tạo ra mô hình cấu trúc nguyên tử của riêng mình.

Mùa hè năm 1912, B. trở lại Copenhagen và trở thành trợ lý giáo sư tại Đại học Copenhagen. Cùng năm đó, anh kết hôn với Margret Norlund. Họ có sáu người con trai, một trong số đó, Oge Bohr, cũng trở thành nhà vật lý nổi tiếng.

Trong hai năm tiếp theo, B. tiếp tục nghiên cứu các vấn đề nảy sinh liên quan đến mô hình hạt nhân của nguyên tử. Rutherford đề xuất vào năm 1911 rằng nguyên tử bao gồm một hạt nhân tích điện dương, xung quanh có các electron tích điện âm quay quanh. Mô hình này dựa trên những ý tưởng đã được xác nhận bằng thực nghiệm trong vật lý chất rắn, nhưng nó dẫn đến một nghịch lý khó giải quyết. Theo điện động lực học cổ điển, một electron quay quanh phải liên tục mất năng lượng, trả lại năng lượng dưới dạng ánh sáng hoặc một dạng bức xạ điện từ khác. Khi năng lượng của nó bị mất đi, electron phải xoắn ốc về phía hạt nhân và cuối cùng rơi vào hạt nhân, điều này sẽ phá hủy nguyên tử. Trên thực tế, các nguyên tử rất ổn định và do đó có một lỗ hổng trong lý thuyết cổ điển. Bohr đặc biệt quan tâm đến nghịch lý hiển nhiên này của vật lý cổ điển vì nó gợi nhớ quá nhiều đến những khó khăn ông gặp phải trong quá trình làm luận văn. Ông tin rằng một giải pháp khả thi cho nghịch lý này có thể nằm ở lý thuyết lượng tử.

Năm 1900, Max Planck đề xuất rằng bức xạ điện từ phát ra từ vật chất nóng không diễn ra liên tục mà ở những phần năng lượng riêng biệt được xác định rõ ràng. Gọi những đơn vị này là lượng tử vào năm 1905, Albert Einstein đã mở rộng lý thuyết này sang sự phát xạ electron xảy ra khi ánh sáng bị hấp thụ bởi một số kim loại (hiệu ứng quang điện). Áp dụng lý thuyết lượng tử mới vào bài toán cấu trúc nguyên tử, B. cho rằng các electron có những quỹ đạo ổn định nhất định cho phép trong đó chúng không phát ra năng lượng. Chỉ khi một electron chuyển từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác thì nó mới thu thêm hoặc mất năng lượng, và mức năng lượng thay đổi mới chính xác bằng hiệu năng lượng giữa hai quỹ đạo. Ý tưởng cho rằng các hạt chỉ có thể có những quỹ đạo nhất định là một cuộc cách mạng bởi vì, theo lý thuyết cổ điển, quỹ đạo của chúng có thể nằm ở bất kỳ khoảng cách nào tính từ hạt nhân, giống như về nguyên tắc, các hành tinh có thể quay theo bất kỳ quỹ đạo nào quanh Mặt trời.

Mặc dù mô hình của Bohr có vẻ kỳ lạ và hơi huyền bí nhưng nó đã giải quyết được những vấn đề khiến các nhà vật lý bối rối từ lâu. Đặc biệt, nó cung cấp chìa khóa để tách quang phổ của các nguyên tố. Khi ánh sáng từ một nguyên tố phát sáng (chẳng hạn như khí đốt nóng của nguyên tử hydro) đi qua lăng kính, nó không tạo ra quang phổ liên tục, đủ màu mà là một chuỗi các vạch sáng rời rạc được phân tách bằng các vùng tối rộng hơn. Theo lý thuyết của B., mỗi vạch màu sáng (nghĩa là từng bước sóng riêng lẻ) tương ứng với ánh sáng phát ra từ các electron khi chúng di chuyển từ quỹ đạo cho phép này sang quỹ đạo khác có năng lượng thấp hơn. B. rút ra công thức tính tần số của các vạch trong quang phổ của hydro, chứa hằng số Planck. Tần số nhân với hằng số Planck bằng độ chênh lệch năng lượng giữa quỹ đạo ban đầu và quỹ đạo cuối cùng mà các electron thực hiện quá trình chuyển đổi. Lý thuyết của B., xuất bản năm 1913, đã mang lại cho ông danh tiếng; mô hình nguyên tử của ông được gọi là nguyên tử Bohr.

Ngay lập tức đánh giá cao tầm quan trọng trong công việc của B., Rutherford đề nghị ông làm giảng viên tại Đại học Manchester - vị trí mà Bohr giữ từ năm 1914 đến năm 1916. Năm 1916, ông đảm nhận chức vụ giáo sư được tạo ra cho ông tại Đại học Manchester. Copenhagen, nơi ông tiếp tục nghiên cứu cấu trúc nguyên tử. Năm 1920 ông thành lập Viện Vật lý Lý thuyết ở Copenhagen; Ngoại trừ giai đoạn Chiến tranh thế giới thứ hai, khi B. không ở Đan Mạch, ông đã lãnh đạo viện này cho đến cuối đời. Dưới sự lãnh đạo của ông, viện đã đóng vai trò dẫn đầu trong việc phát triển cơ học lượng tử (mô tả toán học về các khía cạnh sóng và hạt của vật chất và năng lượng). Trong những năm 20. Mô hình nguyên tử của Bohr được thay thế bằng một mô hình cơ học lượng tử phức tạp hơn, chủ yếu dựa trên nghiên cứu của các học trò và đồng nghiệp của ông. Tuy nhiên, nguyên tử của Bohr đóng một vai trò thiết yếu như một cầu nối giữa thế giới cấu trúc nguyên tử và thế giới lý thuyết lượng tử.

Tốt nhất trong ngày

B. được trao giải Nobel Vật lý năm 1922 “vì những cống hiến của ông trong việc nghiên cứu cấu trúc của các nguyên tử và bức xạ do chúng phát ra”. Tại buổi giới thiệu của người đoạt giải, Svante Arrhenius, thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, lưu ý rằng những khám phá của B. “đã đưa ông đến những ý tưởng lý thuyết khác biệt đáng kể so với những ý tưởng làm nền tảng cho các định đề cổ điển của James Clerk Maxwell”. Arrhenius nói thêm rằng các nguyên tắc do B. đặt ra “hứa hẹn mang lại nhiều kết quả trong nghiên cứu trong tương lai”.

B. đã viết nhiều tác phẩm dành cho các vấn đề nhận thức luận (nhận thức) nảy sinh trong vật lý hiện đại. Vào những năm 20 ông đã có đóng góp mang tính quyết định cho cái mà sau này được gọi là cách giải thích Copenhagen về cơ học lượng tử. Dựa trên nguyên lý bất định của Werner Heisenberg, cách giải thích Copenhagen giả định rằng các quy luật nhân quả cứng nhắc mà chúng ta quen thuộc trong thế giới vĩ mô hàng ngày không áp dụng cho các hiện tượng bên trong nguyên tử, vốn chỉ có thể được giải thích theo thuật ngữ xác suất. Ví dụ, về nguyên tắc thậm chí không thể dự đoán trước quỹ đạo của một electron; thay vào đó, người ta có thể chỉ định xác suất của từng quỹ đạo có thể xảy ra.

B. cũng đã xây dựng hai trong số những nguyên tắc cơ bản quyết định sự phát triển của cơ học lượng tử: nguyên tắc tương ứng và nguyên tắc bổ sung. Nguyên lý tương ứng phát biểu rằng sự mô tả cơ học lượng tử về thế giới vĩ mô phải tương ứng với mô tả của nó trong cơ học cổ điển. Nguyên lý bổ sung phát biểu rằng bản chất sóng và hạt của vật chất và bức xạ là những đặc tính loại trừ lẫn nhau, mặc dù cả hai khái niệm này đều là những thành phần cần thiết để hiểu bản chất. Hành vi sóng hoặc hạt có thể xuất hiện trong một loại thí nghiệm nhất định, nhưng hành vi hỗn hợp không bao giờ được quan sát thấy. Sau khi chấp nhận sự cùng tồn tại của hai cách giải thích rõ ràng là trái ngược nhau, chúng ta buộc phải làm việc mà không có các mô hình trực quan - đây là ý tưởng được B. thể hiện trong bài giảng Nobel của mình. Khi giải quyết thế giới nguyên tử, ông nói, "chúng ta phải khiêm tốn trong những yêu cầu của mình và hài lòng với những khái niệm mang tính hình thức theo nghĩa là chúng thiếu hình ảnh trực quan quá quen thuộc với chúng ta."

Vào những năm 30 B. chuyển sang vật lý hạt nhân. Enrico Fermi và các cộng sự đã nghiên cứu kết quả của việc bắn phá hạt nhân nguyên tử bằng neutron. B., cùng với một số nhà khoa học khác, đã đề xuất một mô hình giọt hạt nhân, tương ứng với nhiều phản ứng quan sát được. Mô hình này so sánh hoạt động của một hạt nhân nguyên tử nặng không ổn định với một giọt chất lỏng có khả năng phân hạch, cho phép Otto R. Frisch và Lise Meitner phát triển một khuôn khổ lý thuyết để tìm hiểu sự phân hạch hạt nhân vào cuối năm 1938. Việc phát hiện ra hiện tượng phân hạch vào đêm trước Thế chiến thứ hai ngay lập tức làm nảy sinh suy đoán về cách nó có thể được sử dụng để giải phóng năng lượng khổng lồ. Trong chuyến thăm Princeton vào đầu năm 1939, B. xác định rằng một trong những đồng vị phổ biến của uranium, uranium-235, là một vật liệu có thể phân hạch, có tác động đáng kể đến sự phát triển bom nguyên tử.

Trong những năm đầu của cuộc chiến, B. tiếp tục làm việc ở Copenhagen, trong điều kiện Đức chiếm đóng Đan Mạch, về các chi tiết lý thuyết về phân hạch hạt nhân. Tuy nhiên, đến năm 1943, được cảnh báo về việc sắp bị bắt, B. cùng gia đình trốn sang Thụy Điển. Từ đó, ông cùng con trai Auge bay sang Anh trong khoang chứa bom trống rỗng của một chiếc máy bay quân sự Anh. Mặc dù B. coi việc chế tạo bom nguyên tử là không khả thi về mặt kỹ thuật, nhưng công việc chế tạo một quả bom như vậy đã bắt đầu ở Hoa Kỳ và quân Đồng minh cần sự giúp đỡ của ông. Cuối năm 1943, Nils và Aage đến Los Alamos để tham gia vào Dự án Manhattan. Anh cả B. đã thực hiện một số phát triển kỹ thuật trong việc chế tạo bom và được coi là trưởng lão trong số nhiều nhà khoa học làm việc ở đó; Tuy nhiên, khi chiến tranh kết thúc, ông vô cùng lo lắng về hậu quả của việc sử dụng bom nguyên tử sau này. Ông đã gặp Tổng thống Hoa Kỳ Franklin D. Roosevelt và Thủ tướng Anh Winston Churchill, cố gắng thuyết phục họ cởi mở và thẳng thắn với Liên Xô về vũ khí mới, đồng thời thúc đẩy việc thiết lập hệ thống kiểm soát vũ khí thời hậu chiến. Giai đoạn. Tuy nhiên, nỗ lực của anh đã không thành công.

Sau chiến tranh, B. trở lại Viện Vật lý Lý thuyết, nơi mở rộng dưới sự lãnh đạo của ông. Ông đã giúp thành lập CERN (Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu) và đóng vai trò tích cực trong chương trình khoa học của tổ chức này vào những năm 50. Ông cũng tham gia thành lập Viện Vật lý Nguyên tử Lý thuyết Bắc Âu (Nordita) tại Copenhagen, trung tâm khoa học chung của các quốc gia Scandinavi. Trong những năm này, B. tiếp tục lên tiếng trên báo chí về việc sử dụng năng lượng hạt nhân vì mục đích hòa bình và cảnh báo về sự nguy hiểm của vũ khí hạt nhân. Năm 1950, ông gửi một bức thư ngỏ tới Liên hợp quốc, nhắc lại lời kêu gọi thời chiến của mình về một “thế giới mở” và kiểm soát vũ khí quốc tế. Vì những nỗ lực của mình theo hướng này, ông đã nhận được Giải thưởng Nguyên tử vì Hòa bình đầu tiên do Quỹ Ford thành lập vào năm 1957.

Đến tuổi nghỉ hưu bắt buộc là 70 vào năm 1955, B. từ chức giáo sư tại Đại học Copenhagen nhưng vẫn là người đứng đầu Viện Vật lý Lý thuyết. Trong những năm cuối đời, ông tiếp tục đóng góp cho sự phát triển của vật lý lượng tử và rất quan tâm đến lĩnh vực sinh học phân tử mới.

Là một người đàn ông cao lớn và có khiếu hài hước, B. nổi tiếng với sự thân thiện và hiếu khách. John Cockroft nhớ lại trong hồi ký tiểu sử về B. Einstein: “Sự quan tâm nhân từ đối với những người mà B. thể hiện đã tạo nên các mối quan hệ cá nhân tại viện theo nhiều cách gợi nhớ đến những mối quan hệ tương tự trong gia đình,” John Cockroft nhớ lại trong hồi ký tiểu sử của mình về B. Einstein từng nói: “Điều hấp dẫn đến bất ngờ ở B. với tư cách là một nhà tư tưởng khoa học, đây là sự kết hợp hiếm có giữa lòng dũng cảm và sự thận trọng; rất ít người có khả năng nắm bắt được bản chất của những điều ẩn giấu bằng trực giác, kết hợp điều này với những lời chỉ trích sâu sắc. Ông ấy chắc chắn là một trong những bộ óc khoa học vĩ đại nhất của thế kỷ chúng ta.” B. qua đời vào ngày 18 tháng 11 năm 1962 tại nhà riêng ở Copenhagen do một cơn đau tim.

B. là thành viên của hơn hai chục hiệp hội khoa học hàng đầu và là chủ tịch của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Đan Mạch từ năm 1939 cho đến cuối đời. Ngoài giải Nobel, ông còn nhận được những vinh dự cao quý nhất từ nhiều hiệp hội khoa học hàng đầu thế giới, trong đó có Huân chương Max Planck của Hiệp hội Vật lý Đức (1930) và Huân chương Copley của Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn (1938). Ông đã có bằng danh dự từ các trường đại học hàng đầu bao gồm Cambridge, Manchester, Oxford, Edinburgh, Sorbonne, Princeton, McGill, Harvard và Rockefeller Center.

Nhà khoa học Đan Mạch này đã tạo ra bước đột phá trong vật lý, trở thành một trong những người sáng tạo ra thuyết lượng tử. Nhà vật lý nổi tiếng, người đã góp phần tạo ra vũ khí nguyên tử, đã dành phần đời còn lại của mình để tranh luận rằng chúng là một trách nhiệm to lớn và đề nghị chính phủ nhiều quốc gia từ bỏ chúng.

Gia đình và tuổi thơ

Niels Bohr sinh ra ở thủ đô Đan Mạch trong một gia đình khoa học rất giàu có và là người thừa kế một triều đại ngân hàng. Cha ông là giáo sư, dạy sinh lý học và y học tại Đại học Copenhagen, và các đồng nghiệp của ông đã hai lần đề cử ông giải Nobel trong lĩnh vực này.

Vì cha mẹ anh thường xuyên đi ra ngoài thế giới và giao lưu với những trí thức chân chính của thành phố nên Nils từ nhỏ đã quan tâm đến nhiều ngành khoa học khác nhau.

Khi đi học, anh quan tâm nhất đến triết học, vật lý và toán học - tất cả là nhờ những chuyến thăm thường xuyên của bạn bè của cha anh - những nhà khoa học nổi tiếng trong các lĩnh vực này. Ngoài ra, anh còn quan tâm đến tâm lý học. Cùng với người anh họ thứ hai của mình, người cuối cùng sẽ trở thành nhà khoa học nổi tiếng trong lĩnh vực tâm lý học Gestalt, Edgar Rubin, Niels đã nghiên cứu nhiều sách giáo khoa khác nhau theo hướng này.

Nhưng chàng trai trẻ không chỉ sống vì khoa học mà còn rất yêu thích bóng đá. Ông thậm chí còn có mặt trong đội thi đấu tại Thế vận hội Olympic 1908 - Đan Mạch sau đó đứng thứ hai, thua Anh.

Học tập và khoa học

Nils mười tám tuổi trở thành sinh viên của Đại học Copenhagen và vào học tại Khoa Vật lý và Toán học. Ông cũng nghiên cứu thiên văn học và hóa học.

Khi còn là sinh viên, ông đã thực hiện những thí nghiệm đầu tiên và nghiên cứu sự dao động của các tia chất lỏng để xác định chính xác hơn sức căng bề mặt của nước.

Năm 1906, thành tích của ông được đánh giá cao - về phần lý thuyết, Niels đã được Hiệp hội Hoàng gia Đan Mạch trao huy chương vàng. Bohr dành ba năm tiếp theo để nghiên cứu lý thuyết của mình trong thực tế. Kết quả được công bố với sự đánh giá của các nhà khoa học nổi tiếng lúc bấy giờ: Ngài John William Strett và Ngài William Ramsay, cả hai đều nhận được giải Nobel năm 1904.

Năm 1910, Bohr trở thành thạc sĩ và năm sau đó ông bảo vệ xuất sắc bằng tiến sĩ về cơ học thống kê. Trong đó, ông suy luận lý thuyết của mình - về mômen từ của các điện tích chuyển động và ở trạng thái đứng yên. Chín năm sau, định lý tương tự đã được Johanna van Leuven khám phá lại nên ở thời đại chúng ta nó mang tên của cả hai nhà khoa học.

Bohr và Rutherford

Vào mùa thu năm 1911 Bohr tới Cambridge. Anh đã được cấp học bổng 2.500 vương miện để đi thực tập ở nước ngoài. Vì vậy, ông chọn nước Anh để nghiên cứu, cụ thể là Phòng thí nghiệm Cavendish, trong đó người đoạt giải Nobel về vật lý Sir John Thomson là người đứng đầu. Nhưng sự hợp tác đã không thành công. Thomson không thích Bohr, người đã công khai chỉ ra những lỗi lầm, sai sót của nhà vật lý đáng kính, hơn nữa, người Đan Mạch lại nói tiếng Anh kém. Vì vậy, bất chấp thiên tài của người thầy mà mình đã chọn, Bohr vẫn phải tìm kiếm một trường đại học khác. Và sáu tháng sau, ông chuyển đến Manchester, đến với “cha đẻ” của vật lý hạt nhân, Ernest Rutherford, cũng là người đoạt giải Nobel. Họ cùng nhau nghiên cứu các mô hình nguyên tử và cách chúng thay đổi trong quá trình phân rã phóng xạ. Ở Rutherford, Bohr không chỉ tìm thấy người thầy, người đồng nghiệp mà còn là người bạn rất thân thiết. Khi nhà khoa học kết hôn vào năm 1912, ông và vợ đã dành một phần tuần trăng mật ở Manchester, thăm Rutherford.

Năm 1913, Bohr xuất bản một bài báo về “Lý thuyết về sự giảm tốc của các hạt tích điện khi chúng đi qua vật chất”.

Sau khi trở về Copenhagen, Bohr giảng dạy tại trường đại học và cũng tích cực nghiên cứu lý thuyết lượng tử về cấu trúc nguyên tử. Vào mùa xuân năm 1913, ông một lần nữa đến Manchester để tham khảo ý kiến của Rutherford. Sau đó bài viết “Về cấu trúc của nguyên tử và phân tử” của ông được đăng trên Tạp chí Triết học. Nó được xuất bản theo từng phần, phần lý thuyết kéo dài từ tháng 7 đến tháng 12. Trong đó, Bohr mô tả lý thuyết lượng tử của nguyên tử giống hydro.

Công việc này là một cuộc cách mạng thực sự vào thời điểm đó. Thậm chí nhiều năm sau, các nhà vật lý vẫn công nhận rằng nghiên cứu của Bohr là bước tiến lớn nhất trong việc nghiên cứu nguyên tử và cấu trúc của chúng.

Viện của riêng bạn và giải Nobel

Năm 1914, Rutherford mời Bohr đến sống ở Manchester và đồng thời bắt đầu giảng dạy toán vật lý tại trường đại học. Nhà khoa học vẫn ở đó trong hai năm học tiếp theo. Đồng thời, ông tiếp tục nghiên cứu, trên cơ sở đó ông phát triển lý thuyết của mình, thậm chí cố gắng chuyển nó sang các nguyên tử nhiều electron. Nhưng ý tưởng hóa ra là một ngõ cụt.

Vào tháng 6 năm 1916, Bohr trở lại thủ đô và lại bắt đầu giảng dạy tại trường đại học trong khoa của mình. Nhưng Bohr không muốn làm việc dưới sự lãnh đạo của bất kỳ ai nên ông đã quay sang chính phủ với yêu cầu cấp tiền để xây dựng một viện riêng cho ông và những người cùng chí hướng.

Bốn năm sau, Viện Vật lý Lý thuyết long trọng khai trương (ở thời đại chúng ta mang tên Bohr).

Năm 1918, bài viết “Về lý thuyết lượng tử của quang phổ vạch” của ông được xuất bản, trong đó ông xây dựng nguyên lý tương ứng và rút ra mối quan hệ giữa lý thuyết lượng tử và vật lý cổ điển.

Năm 1922, Bohr được trao giải Nobel Vật lý cho nghiên cứu về cấu trúc của nguyên tử. Bohr sẽ công bố tất cả những khám phá của ông trong lĩnh vực này tại một bài giảng mở cho sinh viên vào cuối năm đó ở Stockholm.

Một Einstein khác

Năm 1925, khái niệm “cơ học lượng tử” xuất hiện. Là kết quả của nhiều năm thử nghiệm và bác bỏ một số lý thuyết, Bohr đã xây dựng nên nguyên tắc bổ sung. Nó dựa trên lý thuyết cho rằng một vi hạt nhận được các đặc tính động học của nó tùy thuộc vào vật thể mà nó có mối quan hệ. Một số nhà khoa học coi nguyên lý này quan trọng đến mức họ thậm chí còn đề xuất đặt tên cho toàn bộ cơ học lượng tử theo nó, tạo ra sự tương đồng với thuyết tương đối của Einstein.

Vào những năm 1930, Bohr trở nên cực kỳ quan tâm đến chủ đề vật lý hạt nhân. Đến nỗi toàn bộ viện của ông đã thay đổi hoàn toàn hướng phát triển của nó.

Ông đã xây dựng quy trình phản ứng hạt nhân vào năm 1936. Vài năm sau, ông chứng minh rằng hạt nhân của các nguyên tố vi lượng khác nhau được phân chia khác nhau, tùy thuộc vào loại neutron nào gây ra quá trình này.

Thế chiến thứ hai và vũ khí hạt nhân

Khi Hitler lên nắm quyền ở Đức, nhiều nhà khoa học đã bỏ trốn khỏi đất nước. Cùng với anh trai mình, Bor đã giúp họ định cư ở Copenhagen. Bản thân nhà vật lý cũng bị đe dọa vì mẹ ông có nguồn gốc Do Thái. Nhưng anh quyết định ở lại thành phố cho đến phút cuối cùng và bảo vệ viện của mình.

Năm 1941, ông có cuộc gặp với Werner Heisenberg, nhà vật lý này lúc bấy giờ đang cộng tác với Đức Quốc xã trong việc phát triển vũ khí hạt nhân. Nhưng Bohr không đồng ý giúp đỡ.

Năm 1943, ông và con trai trốn sang Hoa Kỳ, nơi họ sống dưới những cái tên khác cho đến khi kết thúc chiến tranh và phát triển bom nguyên tử.

Khi đang thực hiện dự án, ông nhận ra sự nguy hiểm của những loại vũ khí như vậy nên đã viết nhiều lá thư cho Churchill và Roosevelt để họ cảnh giác với năng lượng nguyên tử. Một bên khác, Liên Xô, cũng quan tâm đến sự phát triển của Bohr; ông thậm chí còn được mời đến đó để trao đổi kinh nghiệm, điều mà Hoa Kỳ coi là một nỗ lực gián điệp.

Nhà vật lý này đã dành những năm gần đây để giảng dạy và viết các bài báo triết học. Ông coi khám phá quan trọng nhất của mình, nguyên lý bổ sung, sẽ được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: sinh học, tâm lý học và văn hóa.

Qua đời ở tuổi 77 vì một cơn đau tim. Tro cốt của Bohr ở Copenhagen trong ngôi mộ của gia đình.

Bohr rất thường xuyên tham gia thảo luận với Einstein. Họ thường kết thúc trong êm đẹp nhưng cả hai đều coi nhau là bạn thân.
Từ năm 1965, Viện Vật lý Lý thuyết Copenhagen được gọi là Viện Niels Bohr. Sau cái chết của người sáng lập và lãnh đạo thường trực, Viện do Aage Bor đứng đầu (cho đến năm 1970).
Nguyên tố 105 trong bảng tuần hoàn (dubnium), được phát hiện vào năm 1970, được gọi là nilsbohrium cho đến năm 1997. Cùng năm đó, tên bohrium được chấp thuận cho nguyên tố thứ 107, được phát hiện vào năm 1981.
Tiểu hành tinh 3948, được phát hiện năm 1985, được đặt theo tên của Bohr.
Năm 1998, vở kịch “Copenhagen” của nhà viết kịch người Anh Michael Frayn, dành riêng cho cuộc gặp gỡ lịch sử của Bohr và Rutherford, đã được xuất bản.

Danh hiệu và giải thưởng

Huy chương Hughes (1921)
Huy chương và giải thưởng Guthrie (1922)
Giải Nobel Vật lý (1922)
Huy chương Matteucci (1923)
Bài giảng Silliman (1923)
Huy chương Barnard (1925)
Huy chương Franklin (1926)
Huy chương Max Planck (1930)
Bài giảng Faraday (1930)
Huy chương Copley (1938)
Huân chương Voi (1947)
Huy chương vàng Niels Bohr quốc tế (1955) - một giải thưởng được thành lập để vinh danh N. Bohr và chính Bohr đã trở thành người đoạt giải đầu tiên
Giải thưởng Nguyên tử Hòa bình (tiếng Anh) (1957)
Huy chương và giải thưởng Rutherford (1958)
Huy chương Helmholtz (1961)
Giải Sonning (1961)
Bằng cấp học thuật danh dự của các trường đại học Cambridge, Manchester, Oxford, Edinburgh, Sorbonne, Princeton, Harvard, Đại học McGill, Trung tâm Rockefeller, v.v.

Tên: Niels Bohr

Tuổi: 77 tuổi

Nơi sinh: Copenhagen, Đan Mạch

Nơi chết: Copenhagen, Đan Mạch

Hoạt động: Nhà vật lý lý thuyết người Đan Mạch

Tình trạng gia đình: đã kết hôn

Niels Bohr - tiểu sử

Hiroshima, Nagasaki, Chernobyl. Trong mỗi thảm kịch này, vụ nổ nguyên tử đã cướp đi sinh mạng của hàng nghìn người. Nhà khoa học có đoán được những khám phá của mình sẽ dẫn đến hậu quả gì không?

Tuổi thơ, gia đình

Niels Bohr là đại diện điển hình của tuổi trẻ vàng Đan Mạch. Ông sinh năm 1885 tại trung tâm lịch sử Copenhagen, trong một gia đình giàu có và có học thức. Mẹ anh là con gái của một chủ ngân hàng có ảnh hưởng. Cha của ông, giáo sư sinh lý học tại Đại học Copenhagen, đã hai lần được đề cử giải Nobel về sinh lý học và y học.

Ngay từ khi còn nhỏ, anh đã đưa Nils và em trai Harald đến những địa điểm tuyệt vời trong nước - ngọn hải đăng, nhà máy đóng tàu và tháp đồng hồ. Và lần nào anh cũng nhắc lại: “Trên đời có rất nhiều bí mật. Hãy học cách nhìn thấy những điều vô hình!”

Niels Bohr - giáo dục

Sự dạy dỗ của cha anh đã mang lại kết quả: ở trường, Nils trở thành người giỏi nhất về toán và vật lý, sau đó dễ dàng vào được một trường đại học danh tiếng. Một sinh viên gầy gò với cái đầu to khiến các giáo sư ngạc nhiên với lối suy nghĩ độc đáo của mình. Trong khi những người khác chỉ tìm thấy một giải pháp cho một vấn đề thì Bohr lại tìm thấy hàng tá giải pháp. “Tại sao bạn lại tự làm khó cuộc sống của mình? - các giáo viên bối rối. “Rốt cuộc thì có thuật toán!” “Chỉ có những con đường mới mới đưa khoa học tiến lên!” - anh trả lời.

Ngay cả khi đứng trước khung thành (Bohr chơi cho đội tuyển bóng đá quốc gia Đan Mạch), anh ấy vẫn cố gắng viết ra các công thức trên những mảnh giấy vụn bằng đôi tay trần của mình.

Nhà khoa học tương lai không phải không có khiếu hài hước. Anh ấy đã từng thể hiện cực kỳ kém tại một buổi hội thảo. Anh ấy đã thoát khỏi tình huống khó xử một cách độc đáo: “Hôm nay tôi đã nghe rất nhiều bài phát biểu tồi tệ nên tôi quyết định trả thù mọi người!”

Cha anh đã không còn sống để chứng kiến Nils bảo vệ luận án tiến sĩ của mình trong vài tháng. Tuy nhiên, nhà vật lý trẻ không còn cần đến sự hỗ trợ của ông nữa. Anh đứng trước ngưỡng cửa của những khám phá vĩ đại và tình yêu vĩ đại.

Trở thành sinh viên tốt nghiệp xuất sắc nhất của Đại học Copenhagen, Bohr nhận được trợ cấp thực tập tại Cambridge. Anh ấy đã mong đợi rất nhiều từ chuyến đi đến Anh. Rốt cuộc, chính ở đó Joseph Thomson, người đoạt giải Nobel về vật lý, đã làm việc. Tuy nhiên, Nils không thể tìm được ngôn ngữ chung với anh.

Tại sao hai thiên tài không hợp nhau? Theo một phiên bản, người Đan Mạch nói tiếng Anh kém; theo một phiên bản khác, anh ta đã chỉ ra một sai lầm cho Thomson. Thomson là tác giả của một mô hình nguyên tử trong đó nguyên tử được biểu diễn dưới dạng một quả bóng có chất tích điện dương bên trong và trong chất này, giống như nho khô trong chiếc bánh nướng nhỏ, có các electron tích điện âm. Bohr không thể đồng ý với mô hình này và chứng minh cho Thomson thấy rằng nó sai. Anh ta nuôi mối hận thù với cả bản thân và vị khách quá thông minh. Các nhà vật lý chia tay trong im lặng, với dư vị khó chịu trong tâm hồn.

Niels Bohr - tiểu sử cuộc sống cá nhân

Trở về Copenhagen, Niels gặp Margaret Norlund, con gái của một dược sĩ. Và 3 năm sau, vào mùa hè năm 1912, đôi tình nhân kết hôn. Sáu người con trai được sinh ra trong cuộc hôn nhân này. Người ta chỉ có thể đoán vợ chồng hiểu nhau như thế nào. Margaret không biết gì về vật lý nhưng sẵn sàng lắng nghe chồng hàng giờ. Ngược lại, Bohr không thể im lặng suy nghĩ. Mỗi buổi tối, dạo quanh bếp, anh lại suy nghĩ lớn tiếng về cấu trúc của phân tử và hạt nhân. Đồng thời, Margaret đã cố gắng chuẩn bị và ghi chép các bài phát biểu của mình.

Bohr vô cùng được truyền cảm hứng bởi tình yêu và hạnh phúc gia đình. Chỉ trong vài năm, ông không chỉ phát triển và hoàn thiện lý thuyết về cấu trúc nguyên tử mà còn thành lập Viện Vật lý Lý thuyết ở Copenhagen, nơi hiện mang tên ông. Và đây là những năm xảy ra cuộc khủng hoảng ở Châu Âu, ngay giữa Thế chiến thứ nhất!

Ở tuổi 37, Bohr nhận giải Nobel vì những thành tựu xuất sắc trong lĩnh vực vật lý nguyên tử. Giải thưởng này có xứng đáng và kịp thời không? Vấn đề gây tranh cãi. Thứ nhất, công trình của Niels dường như chưa đầy đủ, mâu thuẫn và rõ ràng là không phù hợp để sử dụng trong thực tế. Và thứ hai, chúng là kết quả nghiên cứu của hàng chục nhà vật lý làm việc với Bohr. Trong số đó có Lev Landau, Ernest Rutherford và những người khác, trong đó có con trai của nhà khoa học Ore Bohr. Cả thời đó và hiện nay vẫn chưa rõ phần nào của lý thuyết nguyên tử thuộc về chính Bohr và phần nào thuộc về các đồng nghiệp của ông.

Điều đáng ngạc nhiên nhất là viện nghiên cứu, giống như bản thân Bohr, hiếm khi làm việc đúng lịch trình. Và nếu cái nhìn sâu sắc đến với một nhà khoa học vào lúc nửa đêm, anh ta sẽ đánh thức cả vợ mình và một nửa đồng nghiệp của mình. “Hãy đến với tôi khẩn trương! - Nils hét vào ống nghe điện thoại. - Nghĩ thử xem!" Chàng trai trẻ người Đức Werner Heisenberg cũng bắt đầu sự nghiệp khoa học của mình trong căn bếp ban đêm của Bohr. Sau 20 năm, thầy và trò sẽ gặp lại nhau - giữa lòng châu Âu, nơi bị chủ nghĩa phát xít xiềng xích.

Những khám phá của Bohr

Từ năm 1936, Bohr ngày càng nghiên cứu sâu hơn về các quá trình phân hạch hạt nhân, và vào năm 1938, ông đã tạo ra máy gia tốc hạt tích điện đầu tiên ở châu Âu - cyclotron. Sau khi Đức Quốc xã chiếm đóng Đan Mạch, nhà khoa học đã chọn ở lại Copenhagen, mặc dù có nguồn gốc nửa dòng máu Do Thái: ông muốn bảo vệ viện khỏi sự xâm lấn của chính quyền chiếm đóng.

Anh ấy có hiểu được sự nguy hiểm của những khám phá của mình không? Hay anh ấy thực lòng tin rằng chúng sẽ mang lại lợi ích cho nhân loại? Bohr đã được chính Werner Heisenberg đưa ra khỏi trạng thái “ngủ đông” lãng mạn-lý tưởng của mình. Vào tháng 10 năm 1941, nhà vật lý nổi tiếng người Đức và người đứng đầu dự án nguyên tử của Đức Quốc xã đã đặc biệt đến Copenhagen để gặp người thầy cũ của mình.

Cuộc gặp diễn ra trong thời gian ngắn và có lẽ là bí ẩn nhất trong toàn bộ lịch sử Thế chiến thứ hai. Theo Bohr, Heisenberg gợi ý rằng ông nên tạo ra một quả bom nguyên tử cho Hitler. Theo chính Heisenberg, ông muốn đảm bảo với giáo viên rằng những người Đức có lương tâm chắc chắn sẽ không đồng ý chế tạo bom và công việc của họ trong dự án nguyên tử chỉ theo đuổi các mục tiêu hòa bình.

Có nhiều điều chưa rõ ràng trong câu chuyện này. Chẳng hạn, tại sao Đức Quốc xã, khi biết về nguồn gốc Do Thái của Bohr, lại không bắt giữ ông? Rốt cuộc, họ đã gửi người dì 84 tuổi của anh, giáo viên nổi tiếng người Đan Mạch Hannah Adler, đến trại tập trung. Và vì lý do gì mà người Mỹ quyết định sơ tán Bohr chỉ sau cuộc gặp với Heisenberg? Cuối cùng, tại sao chính nhà khoa học này, từng ở Mỹ, lại bắt đầu chế tạo vũ khí hạt nhân với sự nhiệt tình như vậy?..

Dù vậy, vào đầu năm 1944, Bohr đã mất đi những ảo tưởng cuối cùng về việc sử dụng nguyên tử một cách hòa bình. Nhận ra tội lỗi cá nhân của mình trong thảm kịch đang đến gần, anh ta cố gắng ngăn chặn nó: vào tháng 5, anh ta gặp Churchill, vào tháng 7, anh ta gửi một bản ghi nhớ cho Roosevelt, và vào mùa thu, anh ta quay sang Stalin thông qua Pyotr Kapitsa. Và đáp lại - im lặng. Nó chỉ có nghĩa một điều: nếu cần thiết, đồng minh sẽ sử dụng vũ khí hạt nhân. Chiếc hộp Pandora đã mở.

Vào ngày 16 tháng 7 năm 1945, người Mỹ cho nổ quả bom nguyên tử đầu tiên ở New Mexico, và vào ngày 6 và 9 tháng 8, họ thả bom nguyên tử xuống Hiroshima và Nagasaki. Bohr phản ứng lại vụ việc bằng một bài báo dài trên tờ Time, cáo buộc Hoa Kỳ có hành vi tàn ác vô cớ. Nhưng điều này có làm lương tâm anh nguôi ngoai không? Lại một câu hỏi chưa có lời giải đáp...

Sự khủng khiếp của Thế chiến thứ hai đã thay đổi Bohr rất nhiều. Ông bắt đầu quan tâm đến sinh học, tâm lý học, triết học khoa học tự nhiên và thậm chí cả những đặc thù của ngôn ngữ trong khoa học và đời sống. Bất chấp mọi “rèm sắt”, ông đã đến Moscow nhiều lần để giảng về chủ nghĩa nhân văn. Trong một thế giới đầy rẫy những điều không hoàn hảo, anh tuyệt vọng tìm kiếm sự hòa hợp.

Năm 1950, nhà khoa học này đã viết một bức thư ngỏ gửi Liên Hợp Quốc, trong đó ông kêu gọi các siêu cường không lặp lại tội ác hạt nhân của Mỹ. Và 7 năm sau, ông là người đầu tiên trong lịch sử được trao giải “Vì nguyên tử hòa bình”.

Ông qua đời tại quê hương Copenhagen vào năm 1962 - trong giấc ngủ do ngừng tim. Ngoài cửa sổ trời tháng 11 ấm áp, phòng bên cạnh có lũ cháu đang chơi.

“Chúng ta phải nhớ rằng mỗi chúng ta là một phần của tự nhiên,” Niels Bohr viết ngay trước khi qua đời. “Sống hòa hợp với nó là nhiệm vụ lớn lao và mục tiêu chính của chúng tôi.” Một thông điệp tuyệt vời cho thế hệ tương lai.

Xin chào! Giả sử đây là một tam giác đều. Và tôi muốn tạo ra một hình dạng khác từ tam giác đều này. Tôi muốn làm điều này bằng cách chia mỗi cạnh của tam giác thành ba phần bằng nhau... Ba phần bằng nhau... Tam giác đều này có thể không được vẽ một cách hoàn hảo, nhưng tôi nghĩ bạn sẽ hiểu. Và ở mỗi phần giữa tôi muốn dựng thêm một hình tam giác đều. Vì vậy, ở phần giữa, ngay đây, tôi sẽ vẽ một tam giác đều khác... Đây nữa... Và đây là một tam giác đều khác. Và từ một tam giác đều, nó tạo ra thứ gì đó giống như Ngôi sao của David. Và tôi muốn làm điều này một lần nữa, tức là Tôi sẽ chia mỗi cạnh thành ba phần bằng nhau và ở mỗi phần ở giữa tôi sẽ vẽ một hình tam giác đều khác. Một hình tam giác đều ở mỗi phần giữa... Tôi sẽ làm điều này cho mỗi cạnh. Đây và đây... Tôi nghĩ bạn hiểu rồi... Đây, đây, đây... Tôi gần như đã hoàn thành bước này... Hình này sẽ trông như thế này bây giờ. Và tôi có thể làm lại điều này - một lần nữa chia mỗi đoạn thành ba phần bằng nhau và ở mỗi phần giữa vẽ một hình tam giác đều: đây, đây, đây, đây, v.v. Tôi nghĩ bạn hiểu chuyện này sẽ đi đến đâu... Và tôi có thể tiếp tục làm điều này mãi mãi. Trong bài học này tôi muốn nghĩ về điều gì sẽ xảy ra với hình này. Những gì tôi đang vẽ bây giờ, tức là nếu chúng ta tiếp tục làm điều này vô thời hạn, ở mỗi bước, chúng ta sẽ chia mỗi cạnh của hình thành ba phần bằng nhau, sau đó thêm một hình tam giác đều vào mỗi phần ở giữa - hình này được trình bày ở đây được gọi là bông tuyết Koch. Bông tuyết của Koch... Nó được mô tả lần đầu tiên bởi quý ông này, một nhà toán học người Thụy Điển tên là Niels Fabian Helge von Koch. Và bông tuyết này là một trong những ví dụ sớm nhất về fractal. Những thứ kia. đây là một fractal. Tại sao nó được coi là fractal? Bởi vì nó trông rất giống chính nó ở bất kỳ tỷ lệ nào mà bạn xem nó. Ví dụ, nếu bạn nhìn nó trên tỷ lệ này, thì ở phần này bạn sẽ thấy một loạt các hình tam giác, nhưng nếu bạn phóng to, chẳng hạn như phần này, thì bạn vẫn sẽ thấy một cái gì đó giống như hình này. Và nếu bạn phóng to nó lên lần nữa, bạn sẽ thấy hình ảnh tương tự. Những thứ kia. Fractal là một hình được tạo thành từ nhiều phần, ở bất kỳ tỷ lệ nào, trông giống với toàn bộ hình. Điều đặc biệt thú vị (và tại sao tôi lại đưa bài học như vậy vào danh sách hình học) là chu vi của hình này bằng vô cùng. Những thứ kia. Nếu bạn xây dựng một hình giống như bông tuyết Koch, bạn sẽ phải thêm một hình tam giác đều nhỏ khác vào mỗi hình tam giác nhỏ vô số lần. Và để chứng minh rằng chu vi của một hình như vậy bằng vô cùng, chúng ta hãy xét một trong các cạnh của nó ở đây... Đây là một trong các cạnh của nó. Nếu chúng ta bắt đầu với hình tam giác ban đầu thì cạnh này sẽ là như thế này. Và giả sử độ dài của nó bằng S. Nếu ta chia cạnh này thành ba phần bằng nhau thì độ dài của phần này sẽ bằng S/3, độ dài của phần này cũng sẽ là S/3... Thật ra, tôi Tốt nhất nên viết dưới đây: S/3, S/ 3, S/3. Sau đó chúng ta vẽ một hình tam giác đều ở phần giữa. Như thế này. Những thứ kia. chiều dài mỗi cạnh bây giờ là S/3. Và độ dài của toàn bộ phần mới này... Nó không còn có thể được gọi chỉ là một đường thẳng nữa, bởi vì bây giờ có một hình tam giác trên đó... Độ dài của phần này, cạnh này, bây giờ không bằng S, mà là [ (S/3)*4 ]. Trước đây, độ dài bằng [(S/3)*3], nhưng bây giờ chúng ta có một, hai, ba, bốn đoạn có độ dài S/3. Bây giờ, sau khi chúng ta thêm một hình tam giác vào cạnh ban đầu, độ dài cạnh mới của chúng ta sẽ bằng 4 nhân S/3, tức là (4/3)*S. Vì vậy, nếu chu vi ban đầu (tức là nếu chỉ có một hình tam giác) là P₀, thì sau khi cộng một bộ tam giác, chu vi của P1 sẽ bằng 4/3 lần chu vi ban đầu. Vì chiều dài mỗi cạnh của hình lúc này sẽ lớn gấp 4/3 lần ban đầu. Những thứ kia. chu vi ban đầu Р₀ bao gồm ba cạnh, sau đó mỗi cạnh của chúng bắt đầu có chiều dài lớn hơn 4/3 lần, nghĩa là chu vi mới Р₁ sẽ bằng 4/3 nhân Р₀. Và sau khi cộng bộ tam giác thứ hai, chu vi của P₂ sẽ bằng 4/3 lần P₁. Những thứ kia. sau mỗi lần thêm các hình tam giác mới, chu vi của hình này lớn hơn 4/3 lần chu vi trước đó. Và nếu bạn thêm các hình tam giác mới với số lần vô hạn, thì hóa ra khi tính chu vi, bạn nhân một số nào đó với 4/3 một số lần vô hạn - do đó, bạn nhận được giá trị chu vi vô hạn. Điều này có nghĩa là chu vi có chỉ số “vô cực” P∞ (chu vi của hình nếu bạn thêm các hình tam giác vào nó vô số lần) sẽ bằng vô cùng. Tất nhiên, thật thú vị khi tưởng tượng một hình có chu vi vô hạn, nhưng điều thú vị hơn là hình này thực sự có diện tích hữu hạn. Khi tôi nói diện tích hữu hạn, ý tôi là một khoảng không gian có hạn. Tôi có thể vẽ một số hình dạng xung quanh và bông tuyết Koch này sẽ không bao giờ vượt quá ranh giới của nó. Và hãy nghĩ... Ồ, tôi sẽ không đưa ra bằng chứng chính thức. Chúng ta hãy nghĩ về những gì xảy ra ở hai bên của hình. Vì vậy, lần đầu tiên, ở bước tách đầu tiên, hình tam giác này xuất hiện... Ở bước thứ hai, hai hình tam giác này xuất hiện và cả hai hình tam giác này. Và sau đó các hình tam giác xuất hiện ở đây, ở đây, ở đây, ở đây, v.v. Nhưng lưu ý rằng bạn có thể tiếp tục thêm ngày càng nhiều hình tam giác, về cơ bản là vô số hình tam giác, nhưng bạn sẽ không bao giờ vượt quá điểm này ở đây. Hạn chế tương tự sẽ được áp dụng đối với bên này, đối với bên này, đối với bên này, đối với bên này và cả đối với bên này. Những thứ kia. ngay cả khi bạn cộng các hình tam giác vô số lần, thì diện tích của hình này, bông tuyết Koch này, sẽ không bao giờ lớn hơn diện tích của hình lục giác bao quanh này... Chà, hoặc lớn hơn diện tích của hình này hình... Tôi vẽ một hình tùy ý vượt ra ngoài hình lục giác. Bạn có thể vẽ một vòng tròn vượt ra ngoài nó... Vì vậy, hình này được vẽ bằng màu xanh lam hoặc hình lục giác này được vẽ bằng màu tím, tất nhiên, có một diện tích nhất định. Và diện tích của bông tuyết Koch này sẽ luôn bị giới hạn, ngay cả khi bạn thêm các hình tam giác vào đó vô số lần. Vì thế có rất nhiều điều thú vị ở đây. Đầu tiên là nó là một fractal. Bạn có thể tăng kích thước của nó và đồng thời chúng ta sẽ thấy con số tương tự. Thứ hai là một chu vi vô hạn. Và thứ ba là khu vực cuối cùng. Bây giờ bạn có thể nói: “Nhưng đây là những thứ quá trừu tượng, chúng không tồn tại trong thế giới thực!” Nhưng có một thí nghiệm fractal thú vị mà mọi người hay nhắc tới. Đây là phép tính chu vi của nước Anh (thực ra, điều này có thể được thực hiện cho bất kỳ quốc gia nào). Đường viền của nước Anh trông giống như thế này... Vậy cách đầu tiên bạn có thể tính gần đúng chu vi là đo khoảng cách này, cộng khoảng cách này, cộng khoảng cách này, cộng khoảng cách này, cộng khoảng cách này và khoảng cách này. Sau đó, bạn có thể nghĩ, hình này có chu vi hữu hạn. Rõ ràng là diện tích của nó là hữu hạn. Nhưng rõ ràng đây không phải là cách tốt nhất để tính chu vi; bạn có thể sử dụng một phương pháp tốt hơn. Thay vì tính toán gần đúng này, bạn có thể vẽ các đường nhỏ hơn xung quanh đường viền và điều này sẽ chính xác hơn. Sau đó bạn sẽ nghĩ, được rồi, đây là một xấp xỉ tốt hơn nhiều. Nhưng, giả sử, nếu bạn phóng to hình này... Nếu bạn phóng to nó lên, thì đường viền sẽ trông giống như thế này. .. Nó sẽ có những đường cong như thế này... Và, trên thực tế, khi bạn tính chu vi ở đây, bạn chỉ cần tính chiều cao của nó, như thế này. Tất nhiên, đây sẽ không phải là chu vi và bạn sẽ cần chia đường viền thành nhiều phần, gần như thế này, để có được chu vi chính xác. Nhưng ngay cả trong trường hợp này, chúng ta có thể nói rằng đây không phải là phép tính hoàn toàn chính xác về chu vi, bởi vì Nếu bạn phóng to phần này của dòng, nó sẽ trông khác trong phiên bản phóng to - ví dụ như thế này. Theo đó, các đường phân chia sẽ trông khác - như thế này. Khi đó bạn sẽ nói: “Ơ, không, chúng ta cần nói chính xác hơn!” Và bạn sẽ chia dòng này thành nhiều phần hơn nữa. Và điều này có thể được thực hiện vô tận với độ chính xác đến từng milimet. Biên giới thực sự của một hòn đảo hoặc lục địa (hoặc bất cứ thứ gì khác) thực sự là một fractal, tức là. một hình có chu vi vô hạn, việc tính toán nó có thể đạt tới cấp độ nguyên tử. Nhưng chu vi vẫn sẽ không chính xác. Nhưng đây gần như là hiện tượng tương tự như hiện tượng bông tuyết của Koch, và thật thú vị khi nghĩ về nó. Đó là tất cả cho ngày hôm nay. Hẹn gặp lại bạn trong bài học tiếp theo!