profil

Niels Bohr.

poleca 85% 153 głosów

Treść
Grafika
Filmy
Komentarze

Mechanika kwantowa stanowi fundament dwudziestowiecznej fizyki. Pozwoliła ona zrozumieć zjawiska zachodzące w mikroświecie oraz umożliwiła wiele osiągnięć technicznych, takich jak budowa tranzystora, mikroprocesora i opanowanie energii jądrowej. Dzięki mechanice kwantowej lepiej rozumiemy budowę wiązań chemicznych oraz wiele zjawisk biologicznych, a tym samym dysponujemy nowymi możliwościami manipulowania przyrodą. Obecnie idee kwantowe mają znaczenie nawet w kosmologii. Mechanika kwantowa nie tylko spowodowała ogromne przemiany w naszym codziennym życiu, ale zmusiła również do dokonania wielu zmian w poglądach filozoficznych. Duńczyk Niels Bohr był najwybitniejszym fizykiem spośród tych, którzy wzięli udział w stworzeniu teorii kwantów.
Niels Bohr odegrał decydującą rolę w transformacji, jakiej uległa fizyka w XX w. Około 1913 r. opracował model atomu, który zyskał duże uznanie, a w połowie lat dwudziestych uczestniczył w narodzinach nowej teorii kwantów - matematycznej interpretacji wewnątrzatomowej rzeczywistości - która do dziś pozostała w fizyce teorią dominującą. Fizyka kwantowa, a zwłaszcza tak zwana interpretacja kopenhaska nowej teorii, odniosła ogromny sukces, wpływ zaś Bohra miał dla jej akceptacji znaczenie decydujące. Wszystkie wielkie osiągnięcia chemii i elektroniki oraz rozwój energetyki jądrowej wywodzą się z teorii kwantów. Jej następstwem jest również obecne zbliżenie fizyki, kosmologii i biologii.
Niels Bohr urodził się w Kopenhadze 7 października 1885 r. Jako pierwszy zaproponował nowoczesny model atomu w 1912 r. Model ten znamy jako „model atomu Bohra". Jego główna idea jest następująca. Elektrony mogą zajmować tylko orbity znajdujące się w ściśle określonych odległościach od jądra. Orbity te zostały nazwane orbitami dozwolonymi lub orbitami Bohra.
Przejście elektronu z niższej orbity na wyższą wymaga dostarczenia energii, której kosztem zostanie wykonana praca przeciwko sile przyciągania, jaką jądro wywiera na elektron. W odwrotnym przypadku, jeżeli elektron przechodzi z wyższej orbity na niższą, powstaje nadmiar energii, której atom musi się pozbyć.
Należy podkreślić, że różne pierwiastki mają różne orbity Bohra, ponieważ energia elektronu zależy od siły, z jaką na elektron działa jądro i inne elektrony, a obie te siły są inne dla każdego pierwiastka.

Przejściom z wyższej orbity Bohra na niższą towarzyszy emisja światła. Jeżeli z jakichś powodów elektron znajdzie się na wyższej orbicie, to może spontanicznie przeskoczyć w dół na niższą Orbitę. Kiedy następuje taki przeskok, różnica energii między początkową a końcową orbitą opuszcza atom w postaci fotonu. W wyniku tego procesu atom emituje światło i inne formy promieniowania elektromagnetycznego. Kiedy atom absorbuje światło, elektron przechodzi z niższej orbity Bohra na wyższą. Energia fotonu może być zaabsorbowana przez atom i użyta do przeniesienia elektronu z niższej orbity na wyższą. Istnienie orbit Bohra wyjaśnia, dlaczego różne pierwiastki wysyłają światło o różnych barwach. Elektron przenosi się z jednej orbity na drugą, emitując lub absorbując dokładnie określoną ilość energii. To z kolei oznacza, że atom danego pierwiastka jest zdolny do absorbowania i emitowania zawsze tych samych, ściśle określonych ilości energii. Ponieważ energia fotonu jest związana z długością fali, a stąd i z barwą, każdy pierwiastek może emitować i absorbować tylko pewne barwy. Z tego powodu neon świeci na czerwono, a lampy uliczne, w których świecą pary sodu, są żółte.

W 1913 r. Bohr, współpracując w Anglii z Rutherfordem, opublikował trzy prace na temat budowy atomu, które zdecydowanie wpłynęły na dalszy rozwój fizyki.
W 1922 r. Bohr został uhonorowany Nagrodą Nobla.
W końcu lat dwudziestych Bohr opracował dwie zasady, które doprowadziły do końca rewolucję kwantową.
W latach trzydziestych Bohr zajął się fizyką jądrową. W 1934 r. zaproponował kroplowy model jądra atomowego, który okazał się bardzo pomocny w zrozumieniu zjawiska rozszczepienia jądra. W 1936 r. sformułował teorię jądra atomowego, która w następnym dziesięcioleciu służyła za podstawę dalszych badań jądrowych. Według teorii Bohra ciasno upakowane w jądrze atomowym neutrony i protony są związane przez silne oddziaływanie, które równoważy wzajemne odpychanie się protonów, mających taki sam ładunek elektryczny. Wprawdzie było oczywiste, że naruszeniu równowagi jądra towarzyszyłoby wyzwolenie energii, ale daleko było fizykom do zrozumienia wszystkich konsekwencji tego procesu.

Po wybuchu II wojny światowej Bohr początkowo pozostał w Danii, którą Niemcy zajęli w 1940 r. Z uwagi na swoją pozycję zdołał ocalić wielu swoich kolegów przed prześladowaniami, odmówił jednak współpracy z Niemcami. W 1943 r. rozeszły się pogłoski o planowanym rychłym uwięzieniu Bohra. Uczony wraz z rodziną uciekł wówczas do Szwecji, a następnie do Anglii, potem znalazł się w Stanach Zjednoczonych. Wkrótce przyłączył się do zespołu pracującego nad Projektem Manhattan. Ze względu na bezpieczeństwo nadano mu pseudonim Wujek Nick (Uncle Nick). Udział Bohra w projekcie miał znaczenie bardziej symboliczne niż realne. Bohr był przeciwny zrzuceniu bomby atomowej. W czasie wojny spotkał się z Rooseveltem i Churchillem, którzy odrzucili jego propozycję, by celem zapobieżenia wyścigowi zbrojeń jądrowych przekazać Związkowi Radzieckiemu informacje na temat badań jądrowych.
Po powrocie do Danii Bohr aktywnie pracował do końca życia. Odszedł z uniwersytetu na emeryturę w 1955 r. Jako uczony angażował się w walkę przeciw zbrojeniom atomowym; napisał między innymi w 1950 r. słynny „list otwarty" do Organizacji Narodów Zjednoczonych. Otrzymał wiele nagród, w tym również nagrodę „Atom dla pokoju" w 1957 r. Aktywnie wspierał międzynarodową współpracę w dziedzinie badań fizycznych i przyczynił się do powstania Europejskiego Ośrodka Badań Jądrowych (CERN) w Genewie. 17 Listopada 1962 r. udzielił ostatniego wywiadu na temat historii teorii kwantów. Następnego dnia, podczas swojej zwykłej poobiedniej drzemki, zmarł na atak serca. Został pochowany w grobie rodzinnym w Kopenhadze.

Bohr cieszył się powszechnym uznaniem, niektóre wypowiedzi pozwalają zrozumieć, jak duże było jego znaczenie. Victor Weisskopf tak opisał atmosferę panującą w stworzonej przez Bohra „szkole kopenhaskiej": „Widzieliśmy go, największego z naszych kolegów, jak pracował, rozmawiał, żył. Był taki jak większość młodych ludzi - optymistyczny, wesoły, entuzjastyczny, atakujący najgłębsze zagadki natury bez skrępowania konwencjonalnymi więzami, z uczuciem radości, które trudno opisać". Niezależnie od stylu, będącego wyrazem uwielbienia, uwagi Weisskopfa są trafne. Zgodził się z nimi Abraham Pais, który pisał: „Bohr odegrał główną rolę w wyjaśnianiu zmian filozoficznych założeń fizyki, niezbędnych do zrozumienia zjawisk kwantowych". Richard Rhodes wyłożył to prościej: „Wkład Bohra do fizyki XX w. ustępuje jedynie osiągnięciom Einsteina".

Podoba się? Tak Nie

Czas czytania: 5 minut

Ciekawostki ze świata