Kim był Niels Henrik Bohr?
Czy to nie ciekawe ?
1. Na początku był pomysł, że materia („cały świat”) może składać się z niepodzielnych, elementarnych elementów – atomów.
Ciekawostka
Pomyśl o tomie – części książki. O tomografii – odwzorowywaniu narządu nie w całości, lecz częściami. O anatomii – równym rozcięciu na części. Ale nie o stomatologii, czyli nauce o jamie ustnej. Staje się wtedy jasne znaczenie określenia a‑tom – bez-części.
Pomysł czekał co najmniej 2500 lat na poważne potraktowanie przez naukowców. Wystarczyło niecałe sto lat – XIX wiek bez pierwszych dwóch dekad – by naukowcy docenili pomysł i wprowadzili go do nauk przyrodniczych. W pierwszej kolejności do termodynamiki, a więc do chemii i fizyki.
2. Jak to często bywa, sukces przyniósł „drobny” problem: około roku 1880 było jasne, że atomy istnieją, ale że nie są niepodzielne. Okazało się, że atom składa się z… no właśnie, z czego? Wiadomo było, że z obiektów elektrycznie naładowanych, choć jako całość atom jest elektrycznie obojętny. Ale co to za składniki, jak są rozmieszczone w środku atomu, co tam robią – tkwią nieruchomo, drgają, krążą? Co jeszcze mogłyby robić?
3. Kilkanaście lat stawiania hipotez i wytężonych poszukiwań fizyków zwieńczył Ernst Rutherford ze swym zespołem. Po „zajrzeniu” do wnętrza atomu za pomocą cząstek alfa stało się oczywiste, że w środku atomu jest masywne, dodatnio naładowane jądro, śmiesznie małych rozmiarów. Reszta atomu jest próżnią, wypełnioną elektronami. Ale co one tam robią? W jaki sposób determinują procesy atomowe takie, jak świecenie czy tworzenie związków chemicznych? A może mają coś wspólnego z emisją promieni X, z promieniotwórczością alfa, beta i gamma?
4. Niels Bohr zaproponował odpowiedź: elektrony krążą wokół jądra, choć było to wbrew (ówcześnie znanym) zasadom fizyki. Mogą tak krążyć jedynie po orbitach o określonych promieniach z określonymi prędkościami, wyznaczonymi za pomocą stałej Plancka h. Ta sama stała, znana fizykom zaledwie od kilkunastu lat, określa stany energetyczne atomu – te także są skwantowane. Gdy atom wymienia energię z otoczeniem, elektrony mogą „skakać” pomiędzy tymi stanami. Ale nie mogą płynnie zmieniać promienia swej orbity i prędkości orbitowania. Oto iście nowatorskie pomysły.
5. Dekadę później okazało się, że mimo sukcesów w odtwarzaniu wyników wielu pomiarów, model Bohra nie jest tym właściwym i ostatecznym. Fizycy zrozumieli, że przyroda na poziomie atomowym działa nieco inaczej, niż wyobrażał sobie Bohr i zupełnie inaczej, niż przewiduje klasyczna fizyka. Elektrony nie krążą wokół jądra, ani też nie spoczywają w atomie. Mają jednak cechy, które w naszym, makroskopowym świecie łączylibyśmy z ruchem postępowym i obrotowym. Nie dorobiliśmy się, przez prawie sto lat, żadnego czasownika, który opisywałby to, co elektrony robią, gdy są związane z jądrem atomowym. Mechanika kwantowa ma swój język, silnie zmatematyzowany; jest on niezmiernie trudny do przetłumaczenia na język ludzki. Wyszłoby, że elektrony bywają, raz bliżej jądra, raz dalej, tam częściej, tu rzadziej. Nawet narysować się tego porządnie nie da.
Mimo pozornej „porażki” – jego teoria została zastąpiona inną – Niels Bohr, jako fizyk, nie odszedł w zapomnienie. Wręcz odwrotnie: o tym możesz poczytać.
Pracując z tym e‑materialem:
zapoznasz się z życiorysem i dokonaniami Nielsa Bohra;
przeanalizujesz wybrane aspekty jego teorii budowy atomu;
przedstawisz i ocenisz argumenty za i przeciw tezie, że obiekty makroskopowe można opisywać w języku mechaniki kwantowej, ale opis ten sprowadza się do opisu klasycznego.