Страница 40 из 161
Бор в своей диссертации рассмотрел все эти разные проблемы и пришел к заключению, что электронную теорию металлов можно модифицировать так, чтобы дать результаты, согласующиеся с экспериментами, причем внутренняя структура атомов не принимается во внимание. Напротив, проблема излучения и объяснение магнитного поведения требуют новых радикальных гипотез, относительно которых у него нет идей.
В то время докторская степень давала возможность провести постдокторское исследование за границей, и поскольку в диссертации обсуждалось поведение электронов в металлах, то вполне понятно, что Бор выбрал поездку в Кембридж, чтобы работать с Дж. Дж. Томсоном.
Первая встреча СЃ РўРѕРјСЃРѕРЅРѕРј РЅРµ установила хороших отношений между РЅРёРјРё. Бор вошел РІ кабинет РўРѕРјСЃРѕРЅР° СЃ РєРЅРёРіРѕР№, открыл ее Рё вежливо сказал: Ртот РїСѓРЅРєС‚ неверен. Надо сказать, что РІ то время Бор РЅРµ очень хорошо владел английским языком Рё поэтому выражал СЃРІРѕРё мысли РІ РІРёРґРµ коротких фраз. Р’Рѕ РІСЃСЏРєРѕРј случае РІ октябре 1911 Рі. РѕРЅ писал своему брату Харальду:
...с Томсоном пока нелегко иметь дело, как я думал в первый день. Он прекрасный человек, исключительно умен и полон воображениями (ты бы послушал одну из его элементарных лекций) и весьма приветлив; но он так сильно занят многими вещами и настолько погружен в свою работу, что очень трудно поговорить с ним. Он до сих пор не нашел времени прочесть мою работу (его диссертацию), и я не знаю примет ли он мой критицизм.
Фактически Томсон прекратил работу по теории металлов, и более того, импульсивно отверг тесное сотрудничество и постоянные разговоры с Бором, нужные ему для развития идей. Тем не менее во время своего пребывания в Кембридже Бор познакомился с работой Томсона о моделях атомов и пришел к пониманию их фундаментальной несостоятельности, но в целом он был неудовлетворен.
Атом Бора и Резерфорда
Р—Р° РіРѕРґ РґРѕ прибытия Бора РІ Англию Резерфорд сделал открытие атомного СЏРґСЂР°, Рё осенью 1911 Рі. эти РґРІР° человека встретились Рё, несомненно, понравились РґСЂСѓРі РґСЂСѓРіСѓ. Поэтому РІ марте 1912 Рі. Бор отправился РёР· Кембриджа РІ Манчестер СЃ намерением проводить эксперименты РІ области радиоактивности. Здесь РѕРЅ стал изучать замедление альфа-частиц РїСЂРё прохождении РёС… через вещество, затем после нескольких недель РѕРЅ начал концентрироваться РЅР° теоретических аспектах, рассматривая взаимодействие альфа-частиц СЃ электронами атома. Так РѕРЅ улучшил теорию РѕРґРЅРѕРіРѕ РёР· сотрудников Резерфорда, Р§.Р“. Дарвина (18871962) РІРЅСѓРєР° отца теории эволюции Р§.Р . Дарвина. Его Бор называл РІРЅСѓРє настоящего Дарвина. Р§.Р“. Дарвин предположил, что альфа-частицы, проходящие через вещество, теряют СЃРІРѕСЋ энергию РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј Р·Р° счет столкновений между альфа-частицами Рё электронами РІ атомах. Р’ своей модели Дарвин рассматривал электроны как свободные (РЅРµ подверженные каким-либо силам), Рё Бор уточнил эту модель, рассматривая электроны, которые окружают СЏРґСЂРѕ как гармонические осцилляторы, С‚.Рµ. предполагая, что РѕРЅРё связаны СЃ СЏРґСЂРѕРј СѓРїСЂСѓРіРёРјРё силами Рё что РёС… энергии квантованы согласно квантовым правилам Планка. Бор окончил эту работу только после отъезда РёР· Манчестера, Рё результат был опубликован РІ 1913 Рі. Рто исследование пробудило интерес Бора Рє проблеме строения атома. Уже РІ Манчестере РѕРЅ стал набрасывать идеи Рѕ стабильности атома; совершенно новые идеи, Рѕ которых РѕРЅ предварительно сообщил Резерфорду.
Бор оставил Манчестер 24 июля 1912 г., чтобы возвратиться в Данию, где он 1 августа женился на Маргрете Норлунд. В течение весны и лета он осознал, что открытие Резерфордом атомного ядра было ключевым камнем конструкции модели атома, и никакой атом Резерфорда нельзя представить как механически стабильную систему, согласующуюся с законами классической физики. В то же время он убедился, что выдвижение квантов могло бы сыграть роль в разработке любой атомной теории.
Р’ начале 1913 Рі. X.Рњ. Хансен (18861956) молодой человек РёР· Копенгагена, который выполнял экспериментальные исследования РїРѕ спектрам РІ Геттингене, обратил его внимание РЅР° открытие, сделанное Бальмером РІ 1885 Рі., согласно которому свет, испускаемый РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј, содержит только определенные частоты, которые РјРѕРіСѓС‚ быть выражены простой формулой как разность между РґРІСѓРјСЏ термами (СЃРј. главу 2). Ртот факт должен был Р±С‹ быть следствием любой теории, описывающей атом РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, Рё это стимулировало Бора найти решение этой проблемы. Немедленно, РѕРЅ СЃ увлечением написал три фундаментальные работы, РІ которых РѕРЅ построил СЃРІРѕСЋ революционную теорию атома, основываясь РЅР° постулатах своей модели, для объяснения образования атомных спектров. Р’ первой РёР· этих работ (РІРѕ второй Рё РІ третьей РѕРЅ развивал Рё уточнял теорию) РѕРЅ РѕР±СЉСЏСЃРЅРёР» РІ общем РІРёРґРµ строение атомов Рё молекул, Рё РІ значительных деталях атом РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° путем введения некоторых постулатов. РћРЅРё позднее были подтверждены последующим развитием квантовой теории. Рти постулаты позволили ему объяснить непонятные факты, которые вытекали РёР· модели Резерфорда. РћРЅ РїРѕРЅСЏР», что требования применять законы классической механики Рє атому совершенно РЅРµ приемлемы. Действительно, нет причин полагать, что классические законы, разработанные для объяснения движения небесных тел или для тел, окружающих нас, должны быть справедливыми Рё для тел СЃ размерами РІ миллиард раз меньшими.