Нильс Бор - любимец фортуны или патриарх квантовой физики?

Квантовая физика сама по себе не может объяснить или предсказать большинство нам знакомых явлений в повседневной жизни. Этим занимается классическая физика. Квантовые описания процессов нужны в области очень высоких энергий и царства очень малого. Знание квантовой физики не имеет большого значения в работе инженеров и ученых. Однако без открытий законов квантовой физики сегодня был бы невозможен ни один компьютер, смартфон или даже телевизор — по сути, весь наш сегодняшний технологический уклад.

В первых десятилетиях ХХ века уже стало известно, что электроны входят в состав атомов. Ученые физики решили описать их внутриатомное движение и положение. Было сделано заключение, что строение атома — это прежде всего планетарная система: ядро с вращающимися вокруг него по орбитам электронами.

Так вот, хотя электроны капризны в выборе орбит, Нильс Бор был первым, кому удалось понять их правила игры, и эти правила игры включали в себя принципы зарождающейся квантовой механики.

Прежде всего Бор предположил, что электроны имеют определенные значения энергии и занимают только конкретные орбиты. Любое промежуточное значение для них закрыто. Это представляет собой больше лестницу, чем склон: электроны могут находиться только на ступенях и никогда в их промежутках.

Позже формулировки этой парадигмы Бор получил спектр атома водорода. Здесь каждой линии частоты испускаемого света соответствовал переход электрона с одной орбиты на другую, меньшую. Фактически Бор открыл закон квантования энергии.

В 1922 году за работу в области структуры атома и радиации Нильс Бор удостаивается Нобелевской премии по физике. Он ввел в структуру атома постоянную Планка и сформулировал принцип соответствия. Мы не будем описывать и формулировать этот принцип, но заметим, что он связал классическую физику с новыми квантовыми явлениями.

Но уже в середине 1920-х годов эта связь была прервана. Произошел драматический поворот, который изменил сами представления о том, что такое физика. По стопам Бора уже шли молодые физики. Это выразилось в создании под руководством Н. Бора Копенгагенской школы физики. В 1923 году Бор начал осознавать, что квантовая прерывность (в мире бесконечно малого взаимообмен энергией является дискретным) была первым сигналом невозможности представить мир бесконечно малого в виде простой миниатюры, что послужило дальнейшим толчком в развитии квантовой механики.

А теперь обратимся непосредственно к истории ученого. Нильс Бор родился в Копенгагене 7 октября 1885 года. Его мать Эллен Адлер (1860−1930) была первой датчанкой, которой можно было обучаться в университете. Там Эллен познакомилась с преподавателем физиологии Кристианом Бором. Он и стал впоследствии ее мужем.

Стоит отметить — Эллен Адлер происходила из состоятельной еврейской семьи с многочисленными связями в политической и банковской сферах. В этом браке Нильс был вторым ребенком. За два года до него родилась Дженни (1883−1933), которая пошла по стопам матери — получила образование в Оксфорде и Копенгагене, а потом стала преподавателем.

Через два года после Нильса родился его брат Харольд (1887−1951). Между Нильсом и Харольдом установилась дружба, остававшаяся неизменной всю жизнь. Харольд был прекрасным математиком и блестящим футболистом. Он был в составе сборной Дании на Олимпийских играх в Лондоне 1908 года.

В отчем доме братья делали свои первые шаги в интеллектуальной жизни. К отцу часто приходили лингвист Вильгельм Томсен (1842−1927), профессор физики Кристиан Кристиансен (1843−1917) и философ Харальд Хёфдинг (1834−1931). Причем Нильсу и Харольду разрешалось присутствовать при этих разговорах: участвовать в них, критиковать и задавать вопросы. В 1911 году Нильс защищает докторскую диссертацию по электронной теории металлов в Копенгагенском университете.

Таким образом, мы видим, что Бор с самых ранних лет был окружен обстановкой, которая сильно способствовала его научной карьере. Именно ему удалось создать у себя на родине мировой центр квантовой физики, так называемый Копенгагенский институт теоретической физики.

И в конце стоит отметить, что взгляды Эйнштейна и Бора на физику радикально расходились. Эйнштейн не понимал многие положения квантовой физики. Он считал, что мерилом всего должна служить объективная реальность, а не теоретические фантазии Бора. «Господь Бог не играет в кости», — говорил Эйнштейн.

Но время показало правоту Бора. Его взгляды на физику оказались востребованными дальнейшим развитием квантовой физики.

18 ноября 1962 года Нильс Бор скончался в Копенгагене. А с 1965 года Институт теоретической физики в Копенгагене носит название Института Нильса Бора.