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BIOGRAFIE DI GRANDI SCIENZIATI
Bohr Nils Henrik David. Biografia di uno scienziato
Elenco / Biografie di grandi scienziati
Einstein una volta disse: "Ciò che è sorprendentemente attraente in Bohr come scienziato pensante è una rara fusione di coraggio e cautela; poche persone avevano una tale capacità di cogliere intuitivamente l'essenza delle cose nascoste, combinando questo con una critica acuta. È senza dubbio una delle più grandi menti scientifiche della nostra epoca." Il fisico danese Niels Henrik David Bohr nacque il 7 ottobre 1885 a Copenaghen come secondo di tre figli di Christian Bohr ed Ellen (nata Adler) Bohr. Suo padre era un rinomato professore di fisiologia all'Università di Copenaghen; sua madre proveniva da una famiglia ebrea ben nota negli ambienti bancari, politici e intellettuali. La loro casa è stata al centro di discussioni molto vivaci su questioni scientifiche e filosofiche scottanti e per tutta la vita Bohr ha riflettuto sulle implicazioni filosofiche del suo lavoro. Studiò alla Gammelholm Grammar School di Copenaghen e si diplomò nel 1903. Bohr e suo fratello Harald, che divenne un famoso matematico, erano accaniti giocatori di football durante i loro giorni di scuola; In seguito, Nils amava sciare e andare in barca a vela. In quegli anni Harald era molto più famoso di Niels, anche se non tanto come scienziato di talento, quanto come uno dei migliori giocatori di calcio della Danimarca. Per diversi anni giocò come mediano nelle squadre della major league e nel 1908 partecipò alle Olimpiadi di Londra, dove la Danimarca vinse la medaglia d'argento. Niels era anche un appassionato giocatore di football, ma non è mai andato al di sopra del portiere di riserva di una squadra della major league, anche se ha giocato in questo ruolo solo in partite molto rare. "Niels, ovviamente, ha giocato bene, ma spesso era in ritardo per uscire dal cancello", ha scherzato Harald. Se a scuola Niels Bohr era generalmente considerato uno studente di abilità ordinarie, all'Università di Copenaghen il suo talento lo fece ben presto parlare di se stesso. Nel dicembre 1904 Helga Lund scrisse alla sua amica norvegese: "A proposito, sui geni. Ne incontro uno ogni giorno. Questo è Niels Bohr, di cui ti ho già parlato; le sue straordinarie capacità si manifestano in misura crescente. Questa è la persona migliore e più modesta del mondo. Ha un fratello Harald, ha quasi altrettanto talento ed è uno studente di matematica. Non ho mai incontrato due persone così inseparabili e che si amano. Sono molto giovani, uno ha 17 anni, l'altro 19, ma io preferisco parlare solo a loro, perché sono molto piacevoli». Niels è stato infatti riconosciuto come un ricercatore insolitamente capace. Il suo progetto di laurea, in cui ha determinato la tensione superficiale dell'acqua dalla vibrazione di un getto d'acqua, gli è valso una medaglia d'oro dalla Royal Danish Academy of Sciences. Nel 1907 divenne scapolo. Ha conseguito il master presso l'Università di Copenaghen nel 1909. La sua tesi di dottorato sulla teoria degli elettroni nei metalli è stata considerata un magistrale studio teorico. Tra le altre cose, ha rivelato l'incapacità dell'elettrodinamica classica di spiegare i fenomeni magnetici nei metalli. Questo studio ha aiutato Bohr a rendersi conto in una fase iniziale della sua carriera scientifica che la teoria classica non poteva descrivere completamente il comportamento degli elettroni. Dopo aver conseguito il dottorato nel 1911, Bohr andò all'Università di Cambridge, in Inghilterra, per lavorare con JJ Thomson, che aveva scoperto l'elettrone nel 1897. È vero, a quel tempo Thomson aveva già iniziato ad occuparsi di altri argomenti e mostrò scarso interesse per la dissertazione di Bohr e le conclusioni in essa contenute. Bohr inizialmente soffriva di una scarsa conoscenza della lingua inglese e quindi, subito dopo l'arrivo in Inghilterra, iniziò a leggere David Copperfield in originale. Con la consueta pazienza cercava nel dizionario ogni parola, di cui dubitava l'equivalente danese, e soprattutto per questo si comprò un dizionario, che gli serviva in tutti i casi dubbi. Bor non si separò da questo dizionario rosso per tutta la vita dopo. Ben presto, la vita di Bohr prese una svolta decisiva: in ottobre, alla cena celebrativa annuale al Cavendish Laboratory, vide per la prima volta Ernest Rutherford. Sebbene Bohr non lo abbia incontrato personalmente in quel momento, Rutherford gli fece una forte impressione. Bohr si interessò al lavoro di Ernest Rutherford all'Università di Manchester. Rutherford ei suoi colleghi hanno studiato la radioattività degli elementi e la struttura dell'atomo. Bohr si trasferì a Manchester per alcuni mesi all'inizio del 1912 e si immerse vigorosamente in questi studi. Ha dedotto molte conseguenze dal modello nucleare dell'atomo di Rutherford, che non ha ancora ricevuto ampia accettazione. Nelle discussioni con Rutherford e altri scienziati, Bohr elaborò le idee che lo portarono a creare il proprio modello della struttura dell'atomo. Nel 1910, Niels incontrò Margarethe Nerlund, sorella di Niels Erik Nerlund, compagno Harald Bohr e figlia del farmacista Alfred Nerlund di Slagels. Nel 1911 ebbe luogo il loro fidanzamento. Nell'estate del 1912 Bohr tornò a Copenaghen e divenne assistente professore all'Università di Copenaghen. Il 1° agosto dello stesso anno, quattro giorni dopo il ritorno di Bohr dal suo primo breve viaggio di studio a Rutherford, sposò Margaret. La loro luna di miele li portò in Inghilterra, dove, dopo una settimana di soggiorno a Cambridge, la giovane coppia visitò Rutherford. Niels Bohr gli ha lasciato il suo lavoro sulla decelerazione delle particelle alfa, iniziato poco prima di tornare a casa. Il matrimonio di Niels Bohr con Margaret Nerlund ha portato a entrambi la vera felicità: significavano così tanto l'uno per l'altra. Margaret Bohr divenne un sostegno genuino e indispensabile per il marito, non solo per la forza del suo carattere, l'intelligenza e la conoscenza della vita, ma, soprattutto, grazie alla sua smisurata devozione. Ebbero sei figli, uno dei quali, Aage Bohr, divenne anche un famoso fisico. L'altro figlio di Bor, Hans, in seguito scrisse: "...Impossibile non notare il ruolo che la madre giocava nella nostra famiglia. Il suo parere era decisivo per suo padre, la sua vita era la sua vita. Ad ogni modo - piccola o grande che fosse - lei vi partecipava e, ovviamente, era la consigliere più vicino a suo padre, quando necessario, prendere una decisione". Nei due anni successivi, Bohr continuò a lavorare sui problemi sorti in relazione al modello nucleare dell'atomo. Rutherford ha suggerito che l'atomo è costituito da un nucleo caricato positivamente attorno al quale gli elettroni caricati negativamente ruotano in orbite. Secondo l'elettrodinamica classica, un elettrone orbitante deve costantemente perdere energia. A poco a poco, l'elettrone dovrebbe spiraleggiare verso il nucleo e, alla fine, cadere su di esso, il che porterebbe alla distruzione dell'atomo. In effetti, gli atomi sono molto stabili, e quindi c'è una lacuna nella teoria classica. Bohr era particolarmente interessato a questo apparente paradosso della fisica classica perché ricordava troppo le difficoltà incontrate mentre lavorava alla sua tesi. Una possibile soluzione a questo paradosso, secondo lui, potrebbe risiedere nella teoria dei quanti. Applicando la nuova teoria quantistica al problema della struttura dell'atomo, Bohr suggerì che gli elettroni hanno alcune orbite stabili consentite in cui non irradiano energia. Solo quando un elettrone si sposta da un'orbita all'altra guadagna o perde energia e la quantità di cui l'energia cambia è esattamente uguale alla differenza di energia tra le due orbite. L'idea che le particelle potessero avere solo determinate orbite era rivoluzionaria perché, secondo la teoria classica, le loro orbite potevano trovarsi a qualsiasi distanza dal nucleo, proprio come i pianeti potrebbero, in linea di principio, ruotare in qualsiasi orbita attorno al Sole. Sebbene il modello di Bohr sembrasse strano e un po' mistico, ha risolto problemi che avevano a lungo perplesso i fisici. In particolare, ha fornito la chiave per separare gli spettri degli elementi. Quando la luce di un elemento luminoso (ad esempio un gas riscaldato composto da atomi di idrogeno) passa attraverso un prisma, non produce uno spettro continuo che include tutti i colori, ma una successione di linee luminose discrete separate da aree scure più ampie. Secondo la teoria di Bohr, ogni linea colorata brillante (cioè ogni singola lunghezza d'onda) corrisponde alla luce emessa dagli elettroni mentre si spostano da un'orbita consentita a un'altra orbita a bassa energia. Bohr derivò una formula per le frequenze di linea nello spettro dell'idrogeno, che conteneva la costante di Planck. La frequenza moltiplicata per la costante di Planck è uguale alla differenza di energia tra l'orbita iniziale e quella finale tra le quali gli elettroni effettuano la transizione. La teoria di Bohr, pubblicata nel 1913, gli portò fama; il suo modello dell'atomo divenne noto come l'atomo di Bohr. Immediatamente apprezzando l'importanza del lavoro di Bohr, Rutherford gli offrì una cattedra all'Università di Manchester, incarico che Bohr mantenne dal 1914 al 1916. Nel 1916 assunse la cattedra creata per lui presso l'Università di Copenaghen, dove continuò a lavorare sulla struttura dell'atomo. Nel 1920 fondò l'Istituto di Fisica Teorica a Copenaghen. Ad eccezione del periodo della seconda guerra mondiale, quando Bohr non era in Danimarca, diresse questo istituto fino alla fine della sua vita. Sotto la sua guida, l'istituto ha svolto un ruolo di primo piano nello sviluppo della meccanica quantistica (la descrizione matematica dell'onda e gli aspetti corpuscolari della materia e dell'energia). Durante gli anni 'XNUMX, il modello dell'atomo di Bohr fu sostituito da un modello di meccanica quantistica più sofisticato basato principalmente sulla ricerca dei suoi studenti e colleghi. Tuttavia, l'atomo di Bohr ha svolto un ruolo essenziale come ponte tra il mondo della struttura atomica e il mondo della teoria quantistica. Bohr ricevette nel 1922 il Premio Nobel per la Fisica "per i suoi servizi allo studio della struttura degli atomi e delle radiazioni che emettono". Alla presentazione del vincitore, Svante Arrhenius, membro della Royal Swedish Academy of Sciences, ha osservato che le scoperte di Bohr "lo hanno portato a idee teoriche che differiscono significativamente da quelle che sono alla base dei postulati classici di James Clerk Maxwell". Arrhenius ha aggiunto che i principi di Bohr "promettono frutti abbondanti nella ricerca futura". Nel 1924 Bohr acquistò un maniero a Lunnen. Qui, su un bel prato, gli piaceva molto riposare. Insieme a sua moglie e ai suoi figli, ha pedalato attraverso i boschi, ha nuotato nel mare e ha giocato a calcio. Negli anni Venti, lo scienziato diede un contributo decisivo a quella che in seguito fu chiamata l'interpretazione di Copenaghen della meccanica quantistica. Basata sul principio di indeterminazione di Werner Heisenberg, l'interpretazione di Copenaghen parte dal fatto che le rigide leggi di causa ed effetto, a noi familiari nel mondo macroscopico di tutti i giorni, non sono applicabili ai fenomeni intraatomici, che possono essere interpretati solo in termini probabilistici. Ad esempio, è impossibile anche in linea di principio prevedere in anticipo la traiettoria di un elettrone; si può invece specificare la probabilità di ciascuna delle possibili traiettorie. Bohr ha anche formulato due dei principi fondamentali che hanno determinato lo sviluppo della meccanica quantistica: il principio di corrispondenza e il principio di complementarità. Il principio di corrispondenza afferma che la descrizione quantomeccanica del mondo macroscopico deve corrispondere alla sua descrizione nell'ambito della meccanica classica. Il principio di complementarità afferma che l'onda e la natura corpuscolare della materia e della radiazione sono proprietà che si escludono a vicenda, sebbene entrambe queste rappresentazioni siano componenti necessarie per comprendere la natura. Il comportamento delle onde o delle particelle può apparire in un certo tipo di esperimento, ma non si osserva mai un comportamento misto. Accettata la coesistenza di due interpretazioni apparentemente contraddittorie, siamo costretti a fare a meno dei modelli visivi - questo è il pensiero espresso da Bohr nella sua conferenza sul Nobel. Nell'affrontare il mondo dell'atomo, ha detto, "dobbiamo essere modesti nelle nostre indagini e accontentarci di concetti che sono formali, nel senso che mancano dell'immagine visiva a noi così familiare". Il metodo di lavoro di Bohr sembrava insolito per molti. Ma dopo una più stretta conoscenza, è diventato chiaro che corrispondeva pienamente al suo credo scientifico. Ad eccezione delle lettere personali e dei brevi appunti, lo stesso Bohr scrisse solo pochi articoli. Soprattutto, il suo pensiero funzionava quando non scriveva, ma dettava. Inoltre, Bor aveva sempre bisogno della presenza di una persona con cui discutere dei problemi. Questo tipo di tavola armonica vivente era un prerequisito necessario per il lavoro, un mezzo per testare la forza delle argomentazioni. Sentiva un bisogno interiore di critica, reagendo in modo estremamente acuto a qualsiasi affermazione critica. Spesso nel corso della discussione è stato in grado di formulare la sua idea nel miglior modo possibile. Bohr colse avidamente ogni giusta osservazione riguardo alla scelta della parola e apportò volentieri modifiche al testo. Negli anni Trenta, Bohr si dedicò alla fisica nucleare. Enrico Fermi ei suoi collaboratori hanno studiato i risultati del bombardamento di nuclei atomici da parte di neutroni. Bohr, insieme a numerosi altri scienziati, ha proposto un modello a goccia del nucleo, coerente con molte delle reazioni osservate. Questo modello, che confronta il comportamento di un nucleo atomico pesante instabile con una gocciolina di liquido fissile, permise a Otto R. Frisch e Lise Meitner di sviluppare un quadro teorico per comprendere la fissione nucleare alla fine del 1938. La scoperta della fissione alla vigilia della seconda guerra mondiale ha immediatamente dato origine a speculazioni su come potesse essere utilizzata per rilasciare energia colossale. Durante una visita a Princeton all'inizio del 1939, Bohr stabilì che uno degli isotopi comuni dell'uranio, l'uranio-235, era un materiale fissile, che ebbe un impatto significativo sullo sviluppo della bomba atomica. Nei primi anni della guerra, Bohr continuò a lavorare a Copenaghen sui dettagli teorici della fissione nucleare, nelle condizioni dell'occupazione tedesca della Danimarca. Tuttavia, il 29 settembre 1943, Bohr fu ripetutamente informato della decisione tedesca di arrestarlo insieme a tutta la sua famiglia in relazione all'imminente deportazione degli ebrei danesi in Germania. Fortunatamente riuscì a prendere le misure necessarie e quella notte, insieme alla moglie, al fratello Harald e ad altri membri della famiglia, si recò in Svezia. Da lì, lui e suo figlio Aage volarono in Inghilterra nel vano bombe vuoto di un aereo militare britannico. Sebbene Bohr considerasse la costruzione di una bomba atomica tecnicamente irrealizzabile, i lavori per costruire una bomba del genere erano già in corso negli Stati Uniti e gli alleati avevano bisogno del suo aiuto. Alla fine del 1943, Niels e Aage Bohr si recarono a Los Alamos per lavorare al Progetto Manhattan. Il senior Bor fece una serie di sviluppi tecnici nella creazione della bomba ed era considerato un anziano tra i molti scienziati che vi lavoravano; tuttavia, alla fine della guerra, era estremamente preoccupato per le conseguenze dell'uso futuro della bomba atomica. Ha incontrato il presidente degli Stati Uniti Franklin D. Roosevelt e il primo ministro britannico Winston Churchill, cercando di convincerli a essere aperti e franchi con l'Unione Sovietica sulle nuove armi, e ha anche spinto per l'istituzione di un sistema di controllo degli armamenti del dopoguerra. Tuttavia, i suoi sforzi non hanno avuto successo. Dopo la guerra, Bohr tornò all'Istituto di Fisica Teorica, che si espanse sotto la sua guida, contribuì a fondare il CERN (Centro Europeo per la Ricerca Nucleare) e negli anni Cinquanta svolse un ruolo attivo nel suo programma scientifico. Ha anche partecipato alla fondazione del Nordic Institute for Theoretical Atomic Physics (Nordita) a Copenaghen, il centro scientifico unificato dei paesi scandinavi. Durante questi anni, lo scienziato ha continuato a parlare alla stampa per l'uso pacifico dell'energia nucleare e ha messo in guardia sui pericoli delle armi nucleari. Nel 1950 inviò una lettera aperta all'ONU, ribadendo il suo appello in tempo di guerra per un "mondo aperto" e il controllo internazionale degli armamenti. Un uomo alto con un grande senso dell'umorismo, Bor era noto per la sua cordialità e ospitalità. Si dice che giocare a scacchi con Bohr fosse assolutamente impossibile. Ogni volta che l'avversario ha fatto una mossa sbagliata, Bohr ha messo i pezzi nella loro posizione originale e gli ha fatto ripetere. Questa storia è apparentemente immaginaria, ma è abbastanza nello spirito di Bohr, amava le storie spiritose e credeva che una buona storia non debba essere vera. A questo proposito, Bohr citava un collega tedesco che avrebbe detto: "Ma, mio caro amico, se stai raccontando una storia davvero interessante, non attenersi troppo rigorosamente ai fatti!" 7 ottobre 1955 Niels Bohr compie 70 anni. In questa occasione, il 14 ottobre, si tenne una riunione solenne, alla quale partecipava il re. Il Presidente ha ringraziato il Re per la sua partecipazione all'incontro e per il suo sostegno alla Società. Il re annunciò di aver conferito al Presidente l'Ordine della Prima Classe di Dannebrog. Raggiunto l'età del pensionamento obbligatorio, Bohr si dimise da professore all'Università di Copenaghen, ma rimase a capo dell'Istituto di Fisica Teorica. Negli ultimi anni della sua vita, ha continuato a contribuire allo sviluppo della fisica quantistica e ha mostrato grande interesse per il nuovo campo della biologia molecolare. Per i suoi sforzi in questa direzione, ricevette il primo Peaceful Atom Award, istituito dalla Ford Foundation nel 1957. Bohr morì il 18 novembre 1962 nella sua casa di Copenaghen a causa di un infarto. Autore: Samin D.K.
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