Физика - Каплун С. В. (читать книги онлайн бесплатно полностью .TXT) 📗
В колледже в Нельсоне, где Эрнеста Резерфорда приняли в пятый класс, учителя обратили внимание на его исключительные математические способности. Но математиком Эрнест не стал. Не стал он и гуманитарием, хотя проявлял необычайные способности к языкам и литературе. Судьба распорядилась так, что Эрнест увлекся естественными науками – физикой и химией.
После окончания колледжа Резерфорд поступил в Кентерберийский университет и уже на втором курсе выступил с докладом «Эволюция элементов», в котором высказал предположение, что химические элементы представляют собой сложные системы, состоящие из одинаковых элементарных частиц. Студенческий доклад Эрнеста не был должным образом оценен в университете, однако его экспериментальные работы, например создание приемника электромагнитных волн, удивили даже крупных ученых. Спустя несколько месяцев ему присудили «стипендию 1851 г.», которой отмечались талантливые выпускники провинциальных английских университетов.
После этого Резерфорд в течение трех лет работал в Кембридже, в Кавендишской лаборатории под руководством выдающегося физика Джозефа-Джона Томсона.
У Резерфорда был независимый характер, и он не чувствовал страха перед новым в науке. Когда в 1897 г. благодаря экспериментам Томсона был открыт электрон, некоторые ученые назвали его «умозрительной фикцией». Резерфорд им ответил: «Вот оно как! Электроны не существуют? А почему я так ясно их вижу?»
В 1898 г. он начал изучать явление радиоактивности. Первое фундаментальное открытие Резерфорда в этой области – обнаружение неоднородности излучения, испускаемого ураном, – сделало его имя известным в научном мире. Благодаря Резерфорду в науку вошло понятие: альфа– и бета-излучение.
В том же году двадцатишестилетнего Резерфорда пригласили в Монреаль в качестве профессора Мак-Гилського университета – лучшего в Канаде. (Этот университет получил название по имени своего основателя – переселенца из Шотландии, которому под конец жизни посчастливилось разбогатеть.) Перед отъездом Резерфорда в Канаду Дж. Томсон вручил ему рекомендательное письмо, где было написано: «В моей лаборатории никогда не было молодого ученого с таким энтузиазмом и способностями к оригинальным исследованиям, как господин Резерфорд, и я уверен, что если он будет избран, то создаст выдающуюся школу физиков в Монреале…» Предсказание Томсона сбылось. Резерфорд работал в Канаде в течение 10 лет и действительно создал там научную школу.
В 1903 г. тридцатидвухлетний ученый был избран членом Лондонского Королевского общества Британской академии наук.
В 1907 г. Резерфорд вместе с семьей переезжает из Канады в Англию, чтобы занять должность профессора кафедры физики Манчестерского университета. Сразу же после приезда Резерфорд начал проводить экспериментальные исследования по радиоактивности. Вместе с ним работал его помощник и ученик, немецкий физик Ханс Гейгер (1882–1945), который разработал метод измерения интенсивности излучения – широко известный счетчик Гейгера.
Когда в 1908 г. Резерфорд получил Нобелевскую премию по химии за исследования по превращению элементов, он во время своей нобелевской лекции шутил, что ему приходилось иметь дело с различными превращениями, но самое быстрое из них – это его собственное превращение из физика в химика!..
Резерфорд осуществил большую серию опытов, которые подтвердили, что альфа-частицы представляют собой дважды ионизированные атомы гелия. Вместе с другим своим учеником, Эрнестом Марсденом (1889–1970), он исследовал особенности прохождения альфа-частиц через тонкие металлические пластинки. На основании этих опытов ученый предложил планетарную модель атома: в центре атома – ядро, вокруг которого вращаются электроны. Это было выдающееся открытие того времени, которого так ждала физическая наука, – представление о строении атома было коренным образом изменено!
Резерфорд предсказал открытие нейтрона, возможность расщепления атомных ядер легких элементов и искусственных ядерных превращений.
В течение восемнадцати лет – с 1919 г. и до конца своей жизни – Резерфорд возглавлял основанную в 1874 г. Кавендишскую лабораторию. До него ею руководили великие английские физики Максвелл, Рэлей и Томсон. У Резерфорда было много учеников, которые стали выдающимися учеными – датский физик Нильс Бор, немец О. Ган, советский ученый П. Капица и др.
Э. Резерфорд был избран почетным членом всех академий мира (с 1925 г. – Академии наук СССР).
Резерфорд не дожил всего нескольких лет до того, как немецкие физики Отто Ган (1879–1968) и Лиза Майтнер (Мейтнер) (1878–1968) открыли деление урана. По словам Патрика Блэкетта, одного из ближайших сотрудников Резерфорда, это открытие «стало последним из великих открытий в ядерной физике. Резерфорд не дожил до кульминационного пункта развития направления, которое фактически было сферой всей его научной деятельности».
Нильс Бор
(7 октября 1885 г. – 18 ноября 1962 г.)
Нильс Бор родился в семье Кристиана Бора, профессора физиологии Копенгагенского университета, и Эллен Бор, происходившей из богатой и влиятельной семьи. Родители Нильса и его младшего брата Харальда (будущего великого математика), которого он всегда любил, сумели сделать детские годы сыновей счастливыми и содержательными. Благотворное влияние семьи, особенно – матери, играло решающую роль в формировании их характеров.
Начальное образование Нильс получил в Гаммельхольмской грамматической школе, которую окончил в 1903 г. В школьные годы он был заядлым футболистом, позже увлекался катанием на лыжах и парусным спортом.
В двадцать три года Нильс Бор окончил Копенгагенский университет, где имел репутацию чрезвычайно одаренного физика-исследователя. Его дипломный проект был удостоен золотой медали Датской Королевской академии наук.
В 1908–1911 гг. Бор продолжил работу в университете, где выполнил целый ряд важнейших исследований, в частности по классической электронной теории металлов, которая легла в основу его докторской диссертации.
Через три года после окончания университета Бор приехал работать в Англию. После года пребывания в Кембридже у знаменитого Дж. Дж. Томсона Бор перебрался в Манчестер к Резерфорду, лаборатория которого в то время была едва ли не лучшей среди всех остальных. Здесь проходили эксперименты, которые привели Резерфорда к модели атома.
Эту модель часто называют «планетарной» – в ней, подобно тому, как планеты вращаются вокруг Солнца, электроны движутся вокруг ядра. Но такой атом не может быть устойчивым с точки зрения классической физики. Н. Бор выдвинул идеи, которые «сделали возможным» существование устойчивого атома.
После окончания работы у Резерфорда Бор вернулся в Данию, где он в 1916 г. был приглашен в качестве профессора в университет в Копенгаген. Через год он был избран членом Датского Королевского общества (в 1939 г. он стал его президентом). В 1920 г. Бор создает Институт теоретической физики и становится его директором.
Бор, начав у Резерфорда с ядерной физики, постоянно уделял ядерной тематике большое внимание.
За работы по созданию квантовой теории Бор в 1922 г. был удостоен Нобелевской премии.
После фактического захвата Дании фашистами Бор тайно покинул родину и был доставлен сначала в Англию (при этом в самолете он чуть не погиб), а затем в Америку, где вместе с сыном Оге работал для Манхэттенского проекта в Лос-Аламосе.
В послевоенные годы он огромное внимание уделял проблемам контроля над ядерным вооружением, мирного использования атома, обращался даже с посланиями в ООН, участвовал в создании Европейского центра ядерных исследований. Судя по тому, что он не отказался обсуждать с советскими физиками некоторые стороны «атомного проекта», Бор считал опасным монопольное владение атомным оружием.
