Страница 23 из 35
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.