NoLauFiz (731994), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Исследования нашего ученого и его коллег-лауреатов из Германии и США являются крупным шагом на пути освоения нанотехнологии. Именно ей, по убеждению мировых авторитетов, будет принадлежать ХХI век. В нанотехнологию ежегодно инвестируются сотни миллионов долларов, исследованиями заняты десятки фирм.

Нанороботы – гипотетические механизмы размером в десятки нанометров (это миллионные доли миллиметра), разработка которых начата не так давно. Наноробот собирается не из привычных нам деталей и узлов, а из отдельных молекул и атомов. Как и обычные роботы, нанороботы смогут двигаться, производить различные операции, они будут управляться извне или встроенным компьютером.

Основные задачи нанороботов – собирать механизмы и создавать новые вещества. Такие устройства называются ассемблер (сборщик) или репликатор. Венцом станут нанороботы, самостоятельно собирающие свои копии, то есть способные к размножению. Сырьем для размножения послужат самые дешевые, буквально валяющиеся под ногами материалы – опавшие листья или морская вода, из которых нанороботы будут выбирать нужные им молекулы, как лисица отыскивает себе пропитание в лесу.

Идея этого направления принадлежит нобелевскому лауреату Ричарду Фейнману и была высказана в 1959 году. Уже появились приборы, способные оперировать с отдельным атомом, например, переставить его в другое место. Созданы отдельные элементы нанороботов : механизм шарнирного типа на основе нескольких цепочек ДНК, способный сгибаться и разгибаться по химическому сигналу, образцы нанотранзисторов и электронных переключателей, состоящие из считанного числа атомов.

Нанороботы, введенные в организм человека, смогут очистить его от микробов или зарождающихся раковых клеток, кровеносную систему – от отложений холестерина. Они смогут исправить характеристики тканей и клеток. Так же как молекулы ДНК при росте и размножении организмов складывают свои копии из простых молекул, нанороботы смогут создавать различные объекты и новые виды материи – как «мертвой», так и «живой». Трудно представить все возможности, которые откроются перед человечеством, если оно научится оперировать с атомами, как с винтами и гайками. Изготовление вечных деталей механизмов из атомов углерода, выстроенных в алмазную решетку, создание молекул, редко встречаю-щихся в природе, новых, сконструированных соединений, новых лекарств…

Но что если в устройстве, предназначенном для очистки промышленных отходов, произойдет сбой и оно начнет уничтожать полезные вещества биосферы? Самым неприятным окажется то, что нанороботы способны к самовоспроизводству. И тогда они окажутся принципиально новым оружием массового поражения. Нетрудно представить себе нанороботы, запрограммированные на изготовление уже известного оружия. Овладев секретом создания робота или каким-то образом достав его, даже террорист-одиночка сможет штамповать их в неимоверном количестве. К неприятным последствиям нанотехнологии относится создание устройств, селективно разрушительных, например, воздействующих на определенные этнические группы или географические районы.

Некоторые считают Алферова мечтателем. Что ж, он любит мечтать, но его мечты строго научны. Потому что Жорес Алферов – настоящий ученый. И нобелевский лауреат.

В 2000 году лауреатами Нобелевской премии по химии стали американцы Алан Хигер (Калифорнийский университет в Санта – Барбаре) и Алан Макдайармид (Пенсильванский университет), а также японский ученый Хидэки Сиракава (Университет Цукубы). Они удостоились высшей научной награды за открытие электропроводимости пластмасс и разработку электропроводящих полимеров, получивших широкое применение в производстве фотопленки, компьютерных мониторов, телеэкранов, отражающих свет окон и прочих высокотехнологичных продуктов.

Н. Бор.

Из всех теоретических троп, тропа Бора была самой значительной.

П. Капица

НИЛЬС БОР (1885—1962) — крупнейший физик современности, создатель первоначальной квантовой теории атома, личность по­истине своеобразная и неотразимая. Он не только стремился по­знать законы природы, расширяя пределы человеческого позна­ния, не только чувствовал пути развития физики, но и старался всеми доступными ему средствами заставить науку служить ми­ру и прогрессу. Личные качества этого человека — глубокий ум, величайшая скромность, честность, справедливость, доброта, дар предвидения, исключительное упорство в поисках истины и ее отстаивании — не менее притягательны, чем его научная и обще­ственная деятельность.

Эти качества сделали его лучшим учеником и соратником Ре­зерфорда, уважаемым и незаменимым оппонентом Эйнштейна, противником Черчилля и смертельным врагом немецкого фашиз­ма. Благодаря этим качествам, он стал учителем и наставником большого числа выдающихся физиков.

Бор пережил две войны и грандиозную революцию в физике; он был вовлечен в целый ряд самых неожиданных ситуаций. К нему поступали секретные послания, ему удалось ускользнуть от нацистов в люке военного бомбардировщика, он занимался подпольной деятельностью, стремясь спасти видных ученых от преследования фашистов, ряд лет жил под вымышленным име­нем. Немногие детективы могут сравниться с приключениями это­го скромного профессора.

Яркая биография, история гениальных открытий, полная драматизма борьба против на­цизма, борьба за мир и мирное использование атомной энер­гии — все это привлекало и бу­дет привлекать внимание к ве­ликому ученому и прекрасней­шему человеку.

Н. Бор родился 7 октября 1885 г. Он был вторым ребен­ком в семье профессора физио­логии Копенгагенского универ­ситета Христиана Бора.

Семи лет Нильс пошел в школу. Учился он легко, был любознательным, трудолюби­вым и вдумчивым учеником, талантливым в области физики и математики. Не ладилось только у него с сочинениями по родному языку: они были у него слишком короткими.

Бор с детства любил что-нибудь конструировать, собирать и разбирать. Его всегда интересовала работа больших башенных часов; он готов был подолгу наблюдать за работой их колес и шестерен. Дома Нильс чинил все, что нуждалось в ремонте. Но прежде чем разобрать что-либо, тщательно изучал функции всех частей.

В 1903 г. Нильс поступил в Копенгагенский университет, го­дом позже туда поступил и его брат Харальд. Вскоре за братья­ми укрепилась репутация очень способных студентов.

В 1905 г. Датская академия наук объявила конкурс на тему: «Использование вибрации струи для определения поверхностно­го натяжения жидкостей». Работа, рассчитанная на полтора го­да, была очень сложной и требовала хорошего лабораторного оборудования. Нильс принял участие в конкурсе. В результате напряженной работы была одержана первая победа: он стал об­ладателем золотой медали. В 1907 г. Бор закончил университет, а в 1909 г. его работа «Определение поверхностного натяжения воды методом колебания струи» была напечатана в трудах Лон­донского Королевского общества.

В этот период Н. Бор начал готовиться к сдаче магистерско­го экзамена. Свою магистерскую диссертацию он решил посвя­тить физическим свойствам металлов. На основе электронной те­ории он анализирует электро- и теплопроводность металлов, их магнитные и термоэлектрические свойства. В середине лета 1909 г. магистерская диссертация в 50 страниц рукописного тек­ста готова. Но Бор не очень ею доволен: в электронной теории он обнаружил слабые места. Однако защита прошла успешно, и Бор получил степень магистра.

После короткого отдыха Бор вновь берется за работу, решив написать докторскую диссертацию по анализу электронной тео­рии металлов. В мае 1911 г. он успешно ее защищает и в этом же году едет на годичную стажировку в Кембридж к Дж. Томсону. Так как в электронной теории у Бора возник ряд неясных вопросов, то он решил свою диссертацию перевести на англий­ский язык, чтобы Томсон мог ее прочитать. «Меня очень волнует мнение Томсона о работе в целом, а также его отношение к моей критике»,— писал Бор.

Знаменитый английский физик любезно принял молодого стажера из Дании. Он предложил Бору заняться положительны­ми лучами, и тот принялся за сборку экспериментальной уста­новки. Установка вскоре была собрана, но дело дальше не по­шло. И Нильс решает оставить данную работу и заняться под­готовкой к изданию своей докторской диссертации.

Однако Томсон не спешил прочитать диссертацию Бора. Не только потому, что вообще не любил читать и был страшно за­нят. Но и потому, что, будучи ревностным приверженцем клас­сической физики, почувствовал в молодом Боре «инакомысляще­го». Докторская диссертация Бора так и осталась ненапечатан­ной.

Трудно сказать, чем бы все это кончилось для Бора и какой оказалась бы его дальнейшая судьба, не будь рядом молодого, но уже ставшего лауреатом Нобелевской премии профессора Эрнеста Резерфорда, которого Бор увидел впервые в октябре 1911 г. на ежегодном Кавендишском обеде. «Хотя в этот раз мне не удалось познакомиться с Резерфордом, на меня произвели глубокое впечатление его обаяние и энергия — качества, с по­мощью которых ему удавалось достичь почти невероятных ве­щей, где бы он ни работал»,— вспоминал Бор. Он принимает решение работать вместе с этим удивительным человеком, обла­дающим почти сверхъестественной способностью безошибочно проникать в суть научных проблем. В ноябре 1911 г. Бор побы­вал в Манчестере, встретился с Резерфордом, побеседовал с ним. Резерфорд согласился принять Бора в свою лабораторию, но во­прос необходимо было отрегулировать с Томсоном. Томсон без колебаний дал свое согласие. Он не мог понять физических воз­зрений Бора, но, видимо, и не хотел ему мешать. Это было, не­сомненно, мудро и дальновидно ,со стороны знаменитого «клас­сика».

В апреле 1912 г. Н. Бор приехал в Манчестер, в лабораторию Резерфорда. Свою главную задачу он видел в разрешении про­тиворечий планетарной модели атома Резерфорда. Своими мыс­лями он охотно делился с учителем, который советовал ему более осторожно производить тео­ретическое построение на таком фундаменте, каким он считал свою атомную модель. Близилось время отъезда, а Бор работал все с большим энтузиазмом. Он по­нял, что разрешить противоречия атомной модели Резерфорда в рамках чисто классической физи­ки не удастся. И он решил приме­нить к планетарной модели атома квантовые представления Планка и Эйнштейна. Первая часть рабо­ты вместе с письмом, в котором Бор спрашивал Резерфорда, как ему удалось одновременно использовать классическую механику и квантовую теорию излучения, была отправлена в Манчестер 6 марта с просьбой ее опубликования в журнале. Суть теории Бора была выражена в трех постулатах:

1. Существуют некоторые стационарные состояния атома, на­ходясь в которых он не излучает и не поглощает энергии. Этим стационарным состояниям соответствуют вполне определенные (стационарные) орбиты.

2. Орбита является стационарной, если момент количества движения электрона (L=m v r) кратен Ь/2= h. т. е. L=m v r = n h, где n=1. 2, 3, ... — целые числа.

3. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается один квант энергии hv_nm==W_n—W_m, где W_n, Wm — энергия атома в двух стационар­ных состояниях, h — постоянная Планка, v_nm — частота излу­чения.При Wп>Wт происходит излучение кванта, при W_n<W_m — его поглощение.

В своем ответном письме Бору по поводу полученной работы Резерфорд писал: «Ваши мысли относительно причин возникнове­ния спектра водорода очень остроумны и представляются хорошо продуманными, однако сочетание идей Планка со старой меха­никой создает значительные трудности для понимания того, что же все-таки является основой такого рассмотрения. Я обнаружил серьезное затруднение в связи с Вашей гипотезой, в котором Вы без сомнения, полностью отдаете себе отчет; оно состоит в следующем: как может знать электрон, с какой частотой он должен колебаться, когда он переходит с одного стационарного состояния в другое. Мне кажется, что Вы вынуждены предполо­жить, что электрон знает заблаговременно, где он собирается остановиться».

Статья имела большой объем, и Резерфорд просил ее сокра­тить, И Бор поехал в Манчестер, чтобы на месте решить этот вопрос. Статья была напечатана в мае 1913 г., а Резерфорд долго потом вспоминал эту «забавную баталию, как деликатный датчанин методически теснил его в угол». Бор же продолжал дальше развивать свои идеи: в июне 1913 г. вышла вторая часть работы, в ноябре — третья.

Характеристики

Список файлов реферата