БОР НИЛЬС ХЕНДРИК ДАВИД

БОР НИЛЬС ХЕНДРИК ДАВИД

(род. в 1885 г. – ум. в 1962 г.)

Выдающийся датский физик, создатель теории атома, автор работ по теории металлов, теории атомного ядра, ядерных реакций, трудов по философии и естествознанию, борец против атомной угрозы. Лауреат Нобелевской премии по физике (1922 г.)

«Бор не только был основателем квантовой теории, которая открыла человечеству путь к познанию нового мира – мира атомов и элементарных частиц – и тем самым проложила путь в атомный век и позволила овладеть атомной энергией, – писал академик И. Е. Тамм. – Труды Бора наряду с работами Эйнштейна оказали решающее влияние не только на физику нашего века, но и на современное научное мировоззрение в целом».

Жизнь Нильса Бора связана с красивым и древним городом Копенгагеном. Здесь он родился 7 октября 1885 года в интеллигентной образованной семье. Его отец Христиан Бор, начав свою карьеру как врач-терапевт, стал впоследствии выдающимся физиологом и был профессором Копенгагенского университета. Известный ученый активно участвовал в политической жизни страны, выступая против шовинистической и милитаристической политики Дании, а в 1870-е годы принял активное участие в борьбе за эмансипацию женщин. Христиан Бор стал преподавателем женских классов на аттестат зрелости. Именно там он познакомился с Эллен Адлер, девушкой из богатой еврейской семьи, хорошо известной в банковских, политических и интеллектуальных кругах. Молодая красивая ученица покорила ученого своим обаянием, и вскоре они поженились. В семье Бор было трое детей: два сына и дочь Дженифер. Она была первым ребенком в семье, вслед за ней появился на свет Нильс Хендрик Давид, а спустя полтора года – младший Харольд, ставший впоследствии знаменитым математиком.

Дом Боров находился в самом центре столицы, и глава семейства очень любил совершать с детьми прогулки по улицам Копенгагена, посещать с ними те места, где можно было увидеть разнообразные технические диковинки: маяки, судоверфи, башни с часовыми механизмами. Отец всячески стремился привить сыновьям интерес к познанию природы вещей, трудолюбие и стремление проникнуть в неведомое, что и стало в будущем залогом их успешной карьеры.

Родители рано заметили выдающиеся способности сыновей и способствовали их развитию. Так, еще мальчиком Нильс под руководством отца проводил несложные физические опыты. Позднее, став знаменитым физиком, он вспоминал: «Я рос в семье с глубокими духовными интересами, где обычными были научные дискуссии; да и для моего отца вряд ли существовало строгое различие между его собственной научной работой и его живым интересом ко всем проблемам человеческой жизни». В детстве Нильс и Харольд были очень дружны и чувство взаимопонимания сохранили на всю жизнь. Братья постоянно переписывались, обсуждали новые научные идеи и зачастую учились и работали вместе. Нильс рос спокойным, уравновешенным, открытым и добродушным ребенком, а Харольд был его полной противоположностью. Их объединяла не только наука, но еще и одна страсть, перешедшая по наследству от отца, – футбол. В студенческие годы братья играли за сборную команду страны. Нильс был вторым запасным вратарем. Когда ему вручили Нобелевскую премию, то одна из датских газет писала: «Награда присуждена известному футболисту Нильсу Бору». А став старше, физик увлекся лыжным спортом и парусными гонками.

В 1903 году Нильс окончил Гаммельхольмскую грамматическую школу. Он был прилежным учеником. Единственной проблемой для него были сочинения на вольную тему. Текст получался очень коротким, а предложения длинными и тяжеловесными для понимания. Успешно сдав выпускные экзамены в школе, Нильс поступил в Копенгагенский университет. Сокурсникам он запомнился погруженным в себя медлительным юношей, с крупными чертами лица и большой головой, вечно таскающим с собой что-то напоминающее внешне школьную сумку. Когда сверстники организовали кружок «Эклиптика», братья Бор вошли в его состав. Успехи Нильса в учебе были столь велики, что уже на втором курсе он стал помощником профессора физики. Начинающий ученый интересовался и гуманитарными науками, посещая лекции философа Хёффдинга по формальной логике и теории познания.

В 1907 году Нильс окончил университет. За экспериментальное исследование поверхностного натяжения воды он был награжден золотой медалью Копенгагенской академии наук. Как и многие ученые-экспериментаторы того времени, Бор проводил свои опыты, используя самодельные приборы. Он так основательно занимался разработкой той или иной проблемы, что окончание работ всегда откладывалось на неопределенный срок. Как вспоминал сам ученый, отец часто отсылал его к деду и бабушке, чтобы в сельской глуши он мог изложить результаты исследований на бумаге. Так случилось и с магистерской диссертацией, посвященной вопросам тепло– и электропроводности металлов. Защита прошла успешно, и перспективный ученый сразу же засел за докторскую, озаглавив ее «Анализ электронной теории металлов». Спустя день после этого знаменательного события Бор на вечере у своего друга Нормунда познакомился с его сестрой Маргаретт, и вскоре молодые люди поженились.

Защита докторской прошла блестяще 13 мая 1911 года. В сентябре того же года Бор был направлен на годичную стажировку в Англию и стал работать в Кавендишской лаборатории в Кембридже. С этим назначением Нильс связывал много надежд. В то время в университете работали такие всемирно известные ученые, как Дж. Джю Томсон, Лармор, Джинс. В докторской диссертации Бор затронул проблемы, связанные с электронной теорией. Он надеялся обсудить возникшие у него вопросы с первооткрывателем электрона Томсоном, но их отношения не сложились, да и работа в Кавендишской лаборатории доставила Нильсу больше трудностей, чем достижений.

Когда стажировка подходила к концу, Бор по приглашению Резерфорда присоединился к Манчестерской группе ученых, в которой работали Гейгер, Маковер, Хевеши, Чадвик, Дарвин. Эта группа проводила масштабные исследования радиоактивности и строения атома. Молодой ученый быстро освоился в новом кругу и благодаря аналитическому складу ума стал теоретиком проводимых исследований. Работая под руководством Резерфорда, Бор создал свою экспериментальную модель строения атома.

Вернувшись в Данию, он приступил к чтению лекций по термодинамике в Копенгагенском университете. Но преподавание так и не стало его коньком. По мнению большинства его коллег, у Бора «не было никакого природного дарования к чтению курса лекций в соответствии с принятыми в университете требованиями. Он говорил заикаясь, тихо и невнятно и, как свидетельствуют, в самые ответственные моменты закрывал к тому же ладонью рот». Зато Бор-теоретик блистал на коллоквиумах, где выступления зачастую принимали форму научного диалога. Здесь он, по словам Франка, чувствовал себя «легко и совершенно как дома». Быстрота и глубина мышления Бора, его способность тотчас же схватывать сущность каждый раз заново поражали тех, кто с ним сталкивался.

Мысли Бора постоянно вертелись вокруг модели атома. Он пришел к убеждению, что квант действия, введенный Максом Планком, можно использовать в качестве величины, ограничивающей определение координат и скорости электронов. Свои мысли ученый изложил в статье «О строении атомов и молекул», а основные выводы из нее вошли в историю физики как «постулаты Бора». Эта работа получила широкий резонанс в научном мире, и чаша весов, на которую была положена судьба атомного мира, неуклонно склонялась на сторону боровской трактовки мира атомов. Против этой модели выступил А. Эйнштейн. Прочитав одну из работ молодого ученого, он сказал физику-атомщику Хевеши: «Такую работу я сам, пожалуй, мог бы написать, но если она правильна, то это конец физики как науки».

В сентябре 1916 года Бор был избран Председателем датского физического общества. После прочтения ряда лекций по механике, теории упругости, термодинамике, электронной атомной теории он получил мировое признание. Вскоре Бор стал членом Датского королевского общества. Собрав вокруг себя сторонников и заручившись поддержкой в муниципалитете и среди деловых кругов, он приступил к реализации давнишней мечты – строительству первого в Дании Института физики. Несмотря на разгар Первой мировой войны и множество других препятствий, здание было сдано в срок и 15 сентября 1920 года состоялось открытие института.

Бор собрал вокруг себя молодых, талантливых ученых, которых потом назвали Копенгагенской группой. Основным направлением ее работы стала теория атома. Эта проблема была очень актуальной, и ученый получал множество заявок на чтение лекций в различных вузах мира. Он старался не отказывать, испытывая при этом огромные перегрузки. Оставаясь без отдыха, Бор серьезно заболел и смог вернуться к работе только спустя полгода.

В 1922 году Бор стал лауреатом Нобелевской премии в области физики «за заслуги в исследовании строения атомов и атомного излучения». В своей торжественной речи на церемонии награждения он обобщил все, что существовало и было достигнуто в квантовой теории строения атома, при этом четко дал понять, что теория находится лишь на начальной стадии, и основные решения еще впереди.

Нильс Бор был физиком до мозга костей. Он обладал, как говорил в одном из писем Эйнштейн, гениальной интуицией и необычной силой внутреннего видения проблем физики. Вместе с тем в математике он уступал многим коллегам. Однажды в разговоре с Паули он сделал характерное признание, что его интерес к физике – это интерес не математика, а скорее, ремесленника и философа. Карл Вайцзеккер рассказывал, что среди сотрудников и учеников Бора ходила шутка: «Он знает только два математических знака: “меньше, чем…” и “приблизительно равно”».

Теория Бора стала промежуточным звеном между классической физикой и новым направлением. Теоретико-познавательный вклад Бора в развитие атомной физики заключается в установлении двух принципов: соответствия и дополнительности. Принцип соответствия он выдвинул еще в 1916 году. Он означал, что квантовая теория может быть согласована с классической теорией, то есть «соответствовать» ей.

Осенью 1924 года в лабораторию Бора пришел Гейзенберг, выдвинувший теорию, названную «гейзенберговским формализмом», которая и помогла, по словам Бора, «рассечь гордиев узел при помощи философского принципа и заменила догадки математическим правилом». В результате их совместной работы была создана матричная механика.

В 1927 году в итальянском городе Комо состоялся Международный физический конгресс, где основным стал доклад Бора «Квантовый постулат и новейшее развитие атомной теории». В нем ученый сформулировал принцип дополнительности, позволивший ответить на все вопросы, которые на тот момент стояли перед теорией атома. Выдвинутый Бором принцип гласил, что любой предмет может проявить себя и как частица, и как волна. Во время Сольвеевских конгрессов (1927 и 1930) дело даже дошло до драматического спора между Эйнштейном и Бором, который затянулся более чем на четверть века.

В 1932 году Датская академия наук передала Нильсу Бору и его семье виллу с колонным залом, расположенную в великолепном парке. Этот дом стал центром научной жизни столицы. Здесь бывали именитые гости, ученые, художники и политики из разных стран. А его хозяин всегда был готов прийти на помощь. Шрёдингер сказал, что считает Нильса Бора «одним из самых добрых людей, каких он когда-либо встречал». К тому же загруженный работой Бор оставался прекрасным отцом и мужем. В семье было пять сыновей и дочь, и каждому он уделял время. Дети вспоминали впоследствии, что для них отец в первую очередь был лучшим другом, сумевшим открыть для них большой и интересный мир. «Больше всего, – писал Ханс Бор, – в моей памяти остались вечера, когда отец читал вслух или мы, дети, собирались вокруг него и засыпали кучей вопросов, на которые он с удовольствием отвечал».

На 50-летие Бора правительство Дании выделило 199 тысяч крон для закупки 0,6 грамма радия в подарок Институту теоретической физики. В 1938 году был построен первый в Европе циклотрон, и как только начались опыты по бомбардировке тяжелых ядер, стало ясно, что ученые стоят на пороге нового открытия. Через год Бор совместно с американским физиком Уилером создал теорию расщепления ядра.

После прихода к власти Гитлера многие ученые-физики, особенно с еврейскими корнями, вынуждены были покинуть родные страны. Они нашли приют в доме Бора, где он вместе с братом Харольдом создал Комитет поддержки изгнанных интеллигентов. Бор использовал свой огромный авторитет для предоставления эмигрантам возможности работать. После захвата Дании фашистскими войсками весной 1940 года он остался в стране, несмотря на то что был известен как антифашист. А как «полуеврей» подвергался ежедневной опасности. Нацисты считали его опасным врагом и готовились к аресту его и Харольда. Перед отъездом из страны ученый растворил свою золотую медаль Нобелевского лауреата в царской водке и оставил бутыль на видном месте в шкафу. После возвращения на родину он заказал новую медаль из извлеченного из раствора золота. Датские антифашисты переправили семью Бора лодкой в Швецию, а оттуда они выехали в Англию. Затем вместе с сыном ученый вылетел в США. «И этот полет имел свои опасности, – рассказывал Джеймс Франк. – Череп Бора был слишком велик для дужек, с помощью которых в этих самолетах прижимали к ушам необходимые для связи микрофоны. Поэтому он не слышал требования пилота надеть кислородную маску и потерял сознание. Он пришел в себя лишь после того, как Оге Бор указал пилоту на его состояние и тот перевел самолет в нижние слои атмосферы».

В Америке ученый принял участие в создании атомной бомбы в Лос-Аламосе. Работал он под именем Бейкер. Его решение заниматься этим делом определялось той же горькой необходимостью, которая заставила Эйнштейна обратиться с письмом к Рузвельту. Когда стало ясно, что гитлеровская Германия уже не в состоянии овладеть атомным оружием, Бор употребил все свое влияние для того, чтобы воспрепятствовать применению американских атомных бомб. С этой целью он лично беседовал с президентом Рузвельтом. Смерть президента еще до окончания войны стала одной из причин того, что усилия ученого оказались напрасными. Бор, так же как и Эйнштейн и все гуманистически настроенное человечество, был поражен и возмущен позорным актом правительства Трумэна, его преступлением в Хиросиме и Нагасаки. Следует упомянуть и меморандум, который Нильс Бор направил в 1950 году в Организацию Объединенных Наций. В нем он заявил, что следует бороться с атомным вооружением для того, чтобы предотвратить угрозу атомной войны. Главным пунктом его предложения было создание «открытого мира». Под этим он понимал мирное сотрудничество всех государств, свободное сообщение между ними и беспрепятственный обмен информацией.

В июне 1962 года он прилетел в Европу для участия в традиционной встрече лауреатов Нобелевской премии в Линдау. «Нас беспокоили его усталость и очень непродолжительное, но серьезное заболевание, которое он перенес в последние дни пребывания в Линдау, – писал Джеймс Франк. – Но он чрезвычайно быстро поправился, и можно было надеяться, что ему суждена еще долгая жизнь. Однако эти надежды не сбылись». 18 ноября 1962 года, отдыхая от работы, великий физик заснул и больше не проснулся.

«Нильс Бор прожил исключительно богатую и счастливую жизнь, – писал Франк в заключение своей мемориальной статьи. – Его гений и его сила позволили ему открыть новую эру в науке. Он был окружен одаренными учениками и сотрудниками; его брак был счастливым и гармоничным; он видел, как его сыновья, за исключением трагически рано погибшего старшего, выросли настоящими людьми. Его сын Оге стал физиком, пользовавшимся большим уважением. Он видел, как росла семья, и радовался многочисленным внукам. Бор завоевал любовь всех, кому посчастливилось близко знать его, и уважение всего мира».