Нильс Бор. Квантовая модель атома - Хайме Наварро

Бор утверждал в своей статье, что мы должны забыть о вопросе процесса перехода с одной орбиты на другую. Этот вопрос не имел смысла, потому что предполагал наличие непрерывности физики, а Бор, как Планк и Эйнштейн, был уверен в том, что природа, по крайней мере на атомном уровне, действует скачкообразно. Именно поэтому большинство физиков, сначала в Англии, а затем в Германии (в Гёттингене и Мюнхене), приписали теорию Бора к чисто нумерологическим случайностям. Несмотря на то что числа совпадали, игнорирование вопроса о процессе перехода могло означать только интеллектуальную лень. Физика не должна довольствоваться числовыми совпадениями и обязана представлять механические процессы, вызывающие эти явления. Изменение в направлении мысли, которого требовал Бор, которому аплодировал Эйнштейн и которое невольно задал Планк, казалось, идет против самой физики и исследования материальных причин физических явлений.

МАНЧЕСТЕР — КОПЕНГАГЕН: ДВЕ ПОЕЗДКИ ТУДА И ОБРАТНО

Осенью 1913 года у Бора была очень нестабильная нагрузка, поскольку он вел вводный курс физики для студентов-медиков. Кроме того, как уже было сказано, единственную кафедру в Дании по этой дисциплине недавно предоставили Кнудсену, так что было маловероятно, разве что только по чистой случайности, что эта кафедра освободится в ближайшем будущем. Бор не впал в отчаяние и предложил Копенгагенскому университету создать новую кафедру теоретической физики. Это предложение было несколько абсурдным. В XIX веке во всех университетах мира обычно присутствовало по одной кафедре на дисциплину (одна для физики, другая для химии и так далее). Преподавателю, занимающему кафедру, ассистировали ряд помощников и лекторов; и если те желали развиваться, им приходилось ждать, пока глава кафедры этого или другого университета уйдет на пенсию и освободит место.

Но науки нестатичны, и часто университетская система должна адаптироваться (встречая иногда большое сопротивление) к возникновению новых дисциплин и их ответвлений. Именно это произошло в Германии во второй половине XIX века, когда были созданы несколько новых кафедр для промежуточной между математикой и физикой дисциплины — теоретической физики. Тогда 27-летний Бор решил, что настал момент основать новую кафедру в Копенгагенском университете и возглавить ее: настолько он был уверен в себе. К тому же у него имелись рекомендательные письма многих копенгагенских преподавателей и всемирно известных лиц, таких как его наставник в Манчестере Эрнест Резерфорд.

Этой кафедры пришлось дожидаться, но тут появился другой вариант — временная должность лектора в Манчестерском университете, которую Резерфорд предложил ему на 1914-1915 учебный год. Так Бор вернулся в тот город, где он задумал свою атомную теорию, но... в неудачный момент. Эрцгерцог Франц Фердинанд, наследник трона Австро-Венгрии, был убит в Сараево 28 июня 1914 года. В результате началось то, чего многие уже давно боялись,— масштабная война, охватившая почти все европейские державы. Формально Дания соблюдала нейтралитет, так что Бор смог занять новую должность, предложенную в Манчестере. Но обстановка в университете омрачилась.

Надеясь, что конфликт продлится только несколько недель, многие молодые люди ушли на фронт, и университеты опустели. Вести о потерях в боях оказались неожиданностью, и вскоре стало понятно, что война продлится намного дольше, чем все думали. Молодых британских ученых отозвали с полей сражений домой и привлекли к сотрудничеству с Комитетом научных и промышленных исследований (Board of Invention and Research) для разработки нового оружия и улучшения военной логистики. Комитет возглавил Томсон, он же координировал все работы. Резерфорд занимался исследованиями методов обнаружения ужасных немецких U-Boats, первых подводных лодок, и в итоге достиг успеха с помощью эха звуковых волн (сонара). Будучи иностранцем, Бор не мог работать над военными проблемами, поэтому он сосредоточился на собственных исследованиях и попытался улучшить свою модель атома. Как ни парадоксально, война обеспечила ему и его супруге Маргрет один из самых спокойных периодов в их жизни.

Нильс Бор с супругой Маргрет Норлунд на мотоцикле, около 1930 года.

Снимок, сделанный в Института теоретической физики в Копенгагене (ныне Институт Нильса Бора). Слева направо: Георгий Гамов, Чарльз Лауритсен, Нильс Бор, Эббе Расмуссен, Чандрасекхара Раман и Оскар Клейн.

Весной 1916 года Бор получил новость, что датское правительство утвердило создание кафедры теоретической физики в Копенгагенском университете, и чета решила вернуться на родину. Поскольку это было королевское назначение, требовалось пройти собеседование с королем. Это официальное мероприятие в некотором роде походило на его первую встречу с Томсоном за несколько лет до этого. Король заговорил с Бором о своей страсти к футболу. «Так вы же еще и известный футболист», — сказал монарх, но Бор сразу ответил, что знаменитый футболист — его брат Харальд. Очевидно, что протоколом не были предусмотрены такие ответы, и встреча быстро завершилась. Снова стремление Бора к абсолютной точности поставило его в неловкое положение.

С небеспочвенным оптимизмом Бор не довольствовался одной только кафедрой и сразу же сделал запрос на создание института теоретической физики, оборудованного для экспериментов с радиоактивностью, спектроскопией и некоторыми другими актуальными явлениями. В своем письме университетскому руководству Бор объяснял то, что многие физики того времени уже чувствовали:

«До сегодняшнего дня было достаточно причин предполагать, что так называемые классические механика и электродинамика составляют прочную основу для наших научных идей, [...] но в последнее время было доказано, что эта теоретическая база терпит крах в основополагающих аспектах».

Физика оказалась в кризисе, и требовалось переформулировать ее основные принципы, для чего, как утверждал Бор, ему были нужны не один-два ассистента, а целый институт, который стал бы фабрикой или двигателем новой физики. План был одобрен, и ученый получил деньги — государственные и частные — на возведение Института теоретической физики в Копенгагене. Сегодня он располагается в том же самом здании (хотя с 1965 года называется Институтом Нильса Бора). Несмотря на социальную, экономическую и политическую нестабильность, царившую в Центральной Европе после Первой мировой войны, которая коснулась и Дании, все происходило очень быстро: утверждение, строительство, открытие, состоявшееся в 1921 году, и поступление первых докторантов.

С другой стороны, Бор не переставал получать приглашения из Беркли и Манчестера, ему предлагали читать курс атомной физики в университетах Геттингена и Мюнхена. Все это истощило Бора, и в начале 1921 года ему пришлось взять несколько месяцев отпуска, чтобы утомление не переросло во что-то большее.

МОДЕЛЬ БОРА — ЗОММЕРФЕЛЬДА

Может показаться, что на время войны физика атома полностью замерла, поскольку большинство исследователей были вынуждены заниматься другими темами или поскольку Бор переключился на создание Института теоретической физики в Копенгагене. Отчасти так и было, но только отчасти. В Манчестере Бору, гражданину Дании, не позволяли заниматься «военной» физикой, но другие физики также не внесли никакого вклада в вооруженный конфликт, в основном потому что их знания не могли сослужить службу никакому министерству обороны. Это был случай Макса Планка, специализировавшегося исключительно на теоретической физике, а также Арнольда Зоммерфельда (1868-1951), профессора теоретической физики в Мюнхене.