Niels Bohr

Mary Stone | oktober 14, 2022

Resumé

Niels Henrik David Bohr (7. oktober 1885 – 18. november 1962) var en dansk fysiker, der ydede grundlæggende bidrag til forståelsen af atomstruktur og kvanteteori, hvilket han modtog Nobelprisen i fysik for i 1922. Bohr var også filosof og en fortaler for videnskabelig forskning.

Bohr udviklede Bohrs model af atomet, hvor han foreslog, at elektronernes energiniveauer er diskrete, og at elektronerne kredser i stabile baner omkring atomkernen, men kan hoppe fra et energiniveau (eller bane) til et andet. Selv om Bohr-modellen er blevet erstattet af andre modeller, er dens underliggende principper stadig gyldige. Han opfandt komplementaritetsprincippet: at elementer kan analyseres separat ud fra modstridende egenskaber, f.eks. at de opfører sig som en bølge eller en strøm af partikler. Begrebet komplementaritet dominerede Bohrs tænkning både inden for videnskab og filosofi.

Bohr grundlagde Institutet for Teoretisk Fysik ved Københavns Universitet, nu kendt som Niels Bohr Institutet, som åbnede i 1920. Bohr var mentor for og samarbejdede med fysikere som Hans Kramers, Oskar Klein, George de Hevesy og Werner Heisenberg. Han forudsagde eksistensen af et nyt zirconiumlignende grundstof, som blev kaldt hafnium efter det latinske navn for København, hvor det blev opdaget. Senere blev grundstoffet bohrium opkaldt efter ham.

I 1930”erne hjalp Bohr flygtninge fra nazismen. Efter at Danmark var blevet besat af tyskerne, havde han et berømt møde med Heisenberg, som var blevet leder af det tyske atomvåbenprojekt. I september 1943 fik Bohr besked om, at han var ved at blive arresteret af tyskerne, og han flygtede til Sverige. Herfra blev han fløjet til Storbritannien, hvor han sluttede sig til det britiske atomvåbenprojekt Tube Alloys og var en del af den britiske mission til Manhattan-projektet. Efter krigen opfordrede Bohr til internationalt samarbejde om kerneenergi. Han var med til at oprette CERN og Danmarks Atomenergikommissions forskningsanstalt Risø og blev den første formand for Nordisk Institut for Teoretisk Fysik i 1957.

Bohr blev født i København den 7. oktober 1885 som det andet af tre børn af Christian Bohr, professor i fysiologi ved Københavns Universitet, og Ellen Bohr (født Adler), som var datter af David B. Adler fra den rige jødiske bankiersfamilie Adler. Han havde en storesøster, Jenny, og en lillebror Harald, mens Harald blev matematiker og fodboldspiller, der spillede for det danske landshold ved de olympiske sommerlege i London i 1908. Niels var også en passioneret fodboldspiller, og de to brødre spillede flere kampe for Akademisk Boldklub i København, med Niels som målmand.

Bohr blev uddannet på Gammelholm Latinskole fra han var syv år gammel. I 1903 blev Bohr indskrevet som student fra Københavns Universitet. Hans hovedfag var fysik, som han studerede under professor Christian Christiansen, universitetets eneste professor i fysik på det tidspunkt. Han studerede også astronomi og matematik under professor Thorvald Thiele og filosofi under professor Harald Høffding, en ven af hans far.

I 1905 blev der udskrevet en guldmedaljekonkurrence af Det Kongelige Danske Videnskabsakademi for at undersøge en metode til måling af væskers overfladespænding, som Lord Rayleigh havde foreslået i 1879. Det drejede sig om at måle frekvensen af svingningen af radius af en vandstråle. Bohr gennemførte en række eksperimenter ved hjælp af sin fars laboratorium på universitetet; universitetet selv havde ikke noget fysiklaboratorium. For at gennemføre sine eksperimenter måtte han selv fremstille glasvarer og lave reagensglas med de nødvendige elliptiske tværsnit. Han gik videre end den oprindelige opgave og indarbejdede forbedringer i både Rayleighs teori og i sin metode ved at tage hensyn til vandets viskositet og ved at arbejde med endelige amplituder i stedet for kun uendelige amplituder. Hans essay, som han indsendte i sidste øjeblik, vandt prisen. Senere indsendte han en forbedret udgave af opgaven til Royal Society i London med henblik på offentliggørelse i Philosophical Transactions of the Royal Society.

Harald blev den første af de to Bohr-brødre til at få en kandidatgrad, som han fik i matematik i april 1909. Niels brugte yderligere ni måneder på at opnå sin om metallers elektronteori, et emne, som hans vejleder, Christiansen, havde tildelt ham. Bohr udarbejdede efterfølgende sin kandidatafhandling til sin langt større doktorafhandling (dr. phil.). Han gennemgik litteraturen om emnet og besluttede sig for en model, der blev postuleret af Paul Drude og uddybet af Hendrik Lorentz, og hvor elektronerne i et metal betragtes som en gas. Bohr udvidede Lorentz” model, men var stadig ikke i stand til at forklare fænomener som Hall-effekten og konkluderede, at elektronteorien ikke fuldt ud kunne forklare metallers magnetiske egenskaber. Afhandlingen blev godkendt i april 1911, og Bohr forsvarede den 13. maj 1911 sin afhandling formelt. Harald havde fået sin doktorgrad året før. Bohrs afhandling var banebrydende, men tiltrak sig kun ringe interesse uden for Skandinavien, fordi den var skrevet på dansk, hvilket var et krav fra Københavns Universitet på det tidspunkt. I 1921 ville den hollandske fysiker Hendrika Johanna van Leeuwen uafhængigt af Bohrs afhandling udlede en sætning, som i dag er kendt som Bohr-Van Leeuwens sætning.

I 1910 mødte Bohr Margrethe Nørlund, søster til matematikeren Niels Erik Nørlund. Bohr opsagde sit medlemskab af Den Danske Kirke den 16. april 1912, og han og Margrethe blev gift ved en borgerlig vielse på rådhuset i Slagelse den 1. august 1912. År senere meldte hans bror Harald sig på samme måde ud af kirken, inden han blev gift. Den ældste, Christian, døde i en bådulykke i 1934, og en anden, Harald, døde af meningitis i barndommen. Aage Bohr blev en succesfuld fysiker og fik i 1975 Nobelprisen i fysik ligesom sin far. Hans blev kemiingeniør, og Ernest blev advokat. Ligesom sin onkel Harald blev Ernest Bohr olympisk atlet og spillede felthockey for Danmark ved de olympiske sommerlege i London i 1948.

Læs også, biografier-da – Sarojini Naidu

Bohr-modellen

I september 1911 rejste Bohr, støttet af et stipendium fra Carlsbergfondet, til England, hvor det meste af det teoretiske arbejde om atomers og molekylers struktur blev udført. Han mødte J. J. Thomson fra Cavendish Laboratory og Trinity College i Cambridge. Han deltog i forelæsninger om elektromagnetisme, som blev holdt af James Jeans og Joseph Larmor, og han forskede i katodestråler, men det lykkedes ham ikke at imponere Thomson. Han havde mere succes med yngre fysikere som den australske William Lawrence Bragg og den newzealandske Ernest Rutherford, hvis Rutherford-model af atomet med den lille centrale kerne i 1911 havde udfordret Thomsons plum pudding-model fra 1904. Bohr modtog en invitation fra Rutherford til at udføre postdoktoralt arbejde på Victoria University of Manchester, hvor Bohr mødte George de Hevesy og Charles Galton Darwin (som Bohr omtalte som “barnebarn af den virkelige Darwin”).

Bohr vendte tilbage til Danmark i juli 1912 til sit bryllup og rejste rundt i England og Skotland på sin bryllupsrejse. Efter sin hjemkomst blev han privatdocent ved Københavns Universitet og holdt forelæsninger om termodynamik. Martin Knudsen indstillede Bohrs navn som docent, hvilket blev godkendt i juli 1913, og Bohr begyndte derefter at undervise medicinstuderende. Hans tre artikler, som senere blev berømte som “trilogien”, blev offentliggjort i Philosophical Magazine i juli, september og november samme år. Han tilpassede Rutherfords atomstruktur til Max Plancks kvanteteori og skabte således sin Bohr-model af atomet.

Planetariske modeller af atomer var ikke nye, men Bohrs behandling var det. Med udgangspunkt i Darwins artikel fra 1912 om elektronernes rolle i alfapartiklernes vekselvirkning med en kerne, udviklede han teorien om elektroner, der bevæger sig i baner af kvantiserede “stationære tilstande” omkring atomets kerne for at stabilisere atomet, men det var først i 1921, at han viste, at de kemiske egenskaber for hvert grundstof i høj grad var bestemt af antallet af elektroner i atomernes ydre baner. Han introducerede ideen om, at en elektron kan falde fra en højere energibane til en lavere og i den forbindelse afgive et kvantum af diskret energi. Dette blev grundlaget for det, der nu er kendt som den gamle kvanteteori.

I 1885 havde Johann Balmer udviklet sin Balmer-serie til at beskrive de synlige spektrallinjer af et brintatom:

hvor λ er bølgelængden af det absorberede eller udsendte lys og RH er Rydberg-konstanten. Balmers formel blev bekræftet af opdagelsen af yderligere spektrallinjer, men i tredive år kunne ingen forklare, hvorfor den virkede. I den første artikel i sin trilogi kunne Bohr udlede den fra sin model:

hvor me er elektronens masse, e er dens ladning, h er Plancks konstant, og Z er atomets atomnummer (1 for brint).

Modellens første forhindring var Pickering-serien, linjer, som ikke passede til Balmers formel. Da Alfred Fowler udfordrede Bohr på dette spørgsmål, svarede han, at de skyldtes ioniseret helium, heliumatomer med kun én elektron. Bohr-modellen viste sig at fungere for sådanne ioner. Mange ældre fysikere, som Thomson, Rayleigh og Hendrik Lorentz, brød sig ikke om trilogien, men den yngre generation, herunder Rutherford, David Hilbert, Albert Einstein, Enrico Fermi, Max Born og Arnold Sommerfeld, så den som et gennembrud. Trilogiens accept skyldtes udelukkende dens evne til at forklare fænomener, som andre modeller ikke kunne forklare, og til at forudsige resultater, som efterfølgende blev verificeret ved eksperimenter. I dag er Bohr-modellen af atomet blevet erstattet, men den er stadig den mest kendte model af atomet, da den ofte optræder i gymnasiets fysik- og kemitekster.

Bohr var ikke glad for at undervise medicinstuderende. Han besluttede sig for at vende tilbage til Manchester, hvor Rutherford havde tilbudt ham et job som lektor i stedet for Darwin, hvis ansættelse var udløbet. Bohr accepterede. Han tog orlov fra Københavns Universitet, som han indledte med at tage på ferie i Tyrol sammen med sin bror Harald og tante Hanna Adler. Der besøgte han universitetet i Göttingen og Ludwig Maximilian Universitetet i München, hvor han mødte Sommerfeld og afholdt seminarer om trilogien. Første Verdenskrig brød ud, mens de var i Tyrol, hvilket i høj grad vanskeliggjorde rejsen tilbage til Danmark og Bohrs efterfølgende rejse med Margrethe til England, hvor han ankom i oktober 1914. De blev her indtil juli 1916, hvor han var blevet udnævnt til professor i teoretisk fysik ved Københavns Universitet, en stilling, der var oprettet specielt til ham. Hans docentembede blev samtidig afskaffet, så han måtte stadig undervise fysik for medicinstuderende. De nye professorer blev formelt præsenteret for kong Christian X, som udtrykte sin glæde over at møde en så berømt fodboldspiller.

Læs også, historie – Vesttyskland

Institut for Fysik

I april 1917 indledte Bohr en kampagne for at etablere et institut for teoretisk fysik. Han fik støtte fra den danske regering og Carlsbergfondet, og der blev også ydet betydelige bidrag fra industrien og private donorer, hvoraf mange var jøder. Lovgivningen om oprettelse af instituttet blev vedtaget i november 1918. Det blev nu kendt som Niels Bohr Institutet og åbnede den 3. marts 1921 med Bohr som direktør. Hans familie flyttede ind i en lejlighed på første sal. Bohrs institut fungerede som et samlingspunkt for forskere i kvantemekanik og beslægtede emner i 1920”erne og 1930”erne, hvor de fleste af verdens mest kendte teoretiske fysikere tilbragte en del tid i hans selskab. Blandt de tidlige ankomne var Hans Kramers fra Nederlandene, Oskar Klein fra Sverige, George de Hevesy fra Ungarn, Wojciech Rubinowicz fra Polen og Svein Rosseland fra Norge. Bohr blev bredt værdsat som deres sympatiske vært og fremtrædende kollega. Klein og Rosseland udarbejdede instituttets første publikation, endnu inden det blev åbnet.

Bohr-modellen fungerede godt for brint og ioniseret enkeltelektronet Helium, hvilket imponerede Einstein, men kunne ikke forklare mere komplekse grundstoffer. I 1919 var Bohr på vej væk fra tanken om, at elektronerne kredsede om kernen, og han udviklede heuristikker til at beskrive dem. De sjældne jordarter udgjorde et særligt klassifikationsproblem for kemikere, fordi de var så kemisk ensartede. En vigtig udvikling kom i 1924 med Wolfgang Paulis opdagelse af Pauli-eksklusionsprincippet, som gav Bohrs modeller et solidt teoretisk grundlag. Bohr kunne derefter erklære, at det endnu ikke opdagede grundstof 72 ikke var et sjældent jordartselement, men et grundstof med kemiske egenskaber, der lignede zirkoniums. (Elementer var blevet forudsagt og opdaget siden 1871 på grundlag af kemiske egenskaber), og Bohr blev straks udfordret af den franske kemiker Georges Urbain, som hævdede at have opdaget et sjældent jordarters grundstof 72, som han kaldte “celtium”. På instituttet i København tog Dirk Coster og George de Hevesy udfordringen op og forsøgte at bevise, at Bohr havde ret og Urbain uret. Når man startede med en klar idé om de kemiske egenskaber ved det ukendte grundstof, blev det meget nemmere at søgeprocessen. De gennemgik prøver fra Københavns Mineralogiske Museum for at lede efter et zirconiumlignende grundstof og fandt det hurtigt. Grundstoffet, som de kaldte hafnium (Hafnia er det latinske navn for København), viste sig at være mere almindeligt end guld.

I 1922 modtog Bohr Nobelprisen i fysik “for sine tjenester i undersøgelsen af atomernes struktur og af den stråling, der udgår fra dem”. Prisen anerkendte således både trilogien og hans tidlige ledende arbejde inden for kvantemekanikken, der var under udvikling. I sin Nobelforelæsning gav Bohr sit publikum en omfattende oversigt over det, man dengang vidste om atomets struktur, herunder det korrespondanceprincip, som han havde formuleret. Dette princip fastslår, at opførslen af systemer, der beskrives af kvanteteorien, reproducerer den klassiske fysik i grænsen for store kvantetal.

Arthur Holly Comptons opdagelse af Compton-spredningen i 1923 overbeviste de fleste fysikere om, at lys består af fotoner, og at energi og impuls bevares i kollisioner mellem elektroner og fotoner. I 1924 foreslog Bohr, Kramers og John C. Slater, en amerikansk fysiker, der arbejdede ved Instituttet i København, Bohr-Kramers-Slater-teorien (BKS). Det var mere et program end en fuld fysisk teori, da de ideer, der blev udviklet, ikke blev uddybet kvantitativt. BKS-teorien blev det sidste forsøg på at forstå vekselvirkningen mellem stof og elektromagnetisk stråling på grundlag af den gamle kvanteteori, hvor kvantefænomener blev behandlet ved at pålægge kvantebegrænsninger på en klassisk bølgebeskrivelse af det elektromagnetiske felt.

Modellering af atomers adfærd under indfaldende elektromagnetisk stråling ved hjælp af “virtuelle oscillatorer” ved absorptions- og emissionsfrekvenserne i stedet for Bohr-banernes (forskellige) tilsyneladende frekvenser førte Max Born, Werner Heisenberg og Kramers til at udforske forskellige matematiske modeller. De førte til udviklingen af matrixmekanikken, den første form for moderne kvantemekanik. BKS-teorien skabte også diskussion om og fornyet opmærksomhed om vanskelighederne ved den gamle kvanteteoris grundlag. Det mest provokerende element i BKS – at impuls og energi ikke nødvendigvis ville være bevaret i hver enkelt vekselvirkning, men kun statistisk – viste sig snart at være i modstrid med eksperimenter udført af Walther Bothe og Hans Geiger. I lyset af disse resultater meddelte Bohr Darwin, at “der er intet andet at gøre end at give vores revolutionære indsats en så ærefuld begravelse som muligt”.

Læs også, biografier-da – Pierre Bonnard

Kvantemekanik

George Uhlenbeck og Samuel Goudsmits introduktion af spin i november 1925 var en milepæl. Den følgende måned rejste Bohr til Leiden for at deltage i fejringen af 50-årsdagen for Hendrick Lorentz” doktorgrad. Da hans tog stoppede i Hamborg, blev han mødt af Wolfgang Pauli og Otto Stern, som spurgte ham om hans mening om spin-teorien. Bohr påpegede, at han var bekymret over vekselvirkningen mellem elektroner og magnetfelter. Da han ankom til Leiden, informerede Paul Ehrenfest og Albert Einstein Bohr om, at Einstein havde løst dette problem ved hjælp af relativitetsteorien. Bohr fik derefter Uhlenbeck og Goudsmit til at indarbejde dette i deres artikel. Da han således mødte Werner Heisenberg og Pascual Jordan i Göttingen på vej tilbage, var han med sine egne ord blevet “en profet for elektronmagnetevangeliet”.

Heisenberg kom først til København i 1924 og vendte derefter tilbage til Göttingen i juni 1925, hvor han kort efter udviklede det matematiske grundlag for kvantemekanikken. Da han viste sine resultater til Max Born i Göttingen, indså Born, at de bedst kunne udtrykkes ved hjælp af matricer. Dette arbejde tiltrak sig den britiske fysiker Paul Diracs opmærksomhed, og han kom til København i seks måneder i september 1926. Den østrigske fysiker Erwin Schrödinger besøgte også Dirac i 1926. Hans forsøg på at forklare kvantefysik i klassiske termer ved hjælp af bølgemekanik imponerede Bohr, som mente, at det bidrog “så meget til matematisk klarhed og enkelhed, at det repræsenterer et gigantisk fremskridt i forhold til alle tidligere former for kvantemekanik”.

Da Kramers forlod instituttet i 1926 for at overtage en stol som professor i teoretisk fysik ved universitetet i Utrecht, arrangerede Bohr, at Heisenberg vendte tilbage og overtog Kramers” plads som lektor ved Københavns Universitet. Heisenberg arbejdede i København som universitetslektor og assistent for Bohr fra 1926 til 1927.

Bohr blev overbevist om, at lys både opførte sig som bølger og partikler, og i 1927 bekræftede eksperimenterne de Broglie-hypotesen om, at stof (som elektroner) også opførte sig som bølger. Han udtænkte det filosofiske komplementaritetsprincip: at ting kan have tilsyneladende gensidigt udelukkende egenskaber, f.eks. at være en bølge eller en strøm af partikler, afhængigt af den eksperimentelle ramme. Han mente, at det ikke blev fuldt ud forstået af de professionelle filosoffer.

I februar 1927 udviklede Heisenberg den første version af usikkerhedsprincippet og præsenterede det ved hjælp af et tankeeksperiment, hvor en elektron blev observeret gennem et gammastrålemikroskop. Bohr var utilfreds med Heisenbergs argument, da det kun krævede, at en måling forstyrrer egenskaber, der allerede eksisterede, frem for den mere radikale idé om, at elektronens egenskaber slet ikke kunne diskuteres bortset fra den sammenhæng, de blev målt i. I et papir fremlagt på Volta-konferencen i Como i september 1927 understregede Bohr, at Heisenbergs usikkerhedsrelationer kunne udledes af klassiske overvejelser om optiske instrumenters opløsningsevne. For at forstå komplementaritetens sande betydning ville det, mente Bohr, kræve “nærmere undersøgelser”. Einstein foretrak den klassiske fysiks determinisme frem for den probabilistiske nye kvantefysik, som han selv havde bidraget til. Filosofiske spørgsmål, der opstod som følge af kvantemekanikkens nye aspekter, blev vidt berømte diskussionsemner. Einstein og Bohr havde godmodige diskussioner om sådanne spørgsmål gennem hele deres liv.

I 1914 testamenterede Carl Jacobsen, arving til Carlsberg-bryggerierne, sit palæ til den dansker, der havde ydet den mest fremtrædende indsats inden for videnskab, litteratur eller kunst, som æresbolig på livstid. Harald Høffding havde været den første beboer, og ved hans død i juli 1931 gav Det Kongelige Danske Videnskabsakademi Bohr boligen til beboelse. Han og hans familie flyttede dertil i 1932. Han blev valgt til præsident for Akademiet den 17. marts 1939.

I 1929 fik fænomenet beta-henfald Bohr til igen at foreslå, at loven om energiens bevarelse skulle opgives, men Enrico Fermi”s hypotetiske neutrino og den efterfølgende opdagelse af neutronen i 1932 gav en anden forklaring. Dette fik Bohr til at skabe en ny teori om den sammensatte kerne i 1936, som forklarede, hvordan neutroner kunne indfanges af kernen. I denne model kunne kernen deformeres som en væskedråbe. Han arbejdede på dette sammen med en ny samarbejdspartner, den danske fysiker Fritz Kalckar, som døde pludseligt i 1938.

Otto Hahns opdagelse af kernespaltning i december 1938 (og Lise Meitners teoretiske forklaring heraf) vakte stor interesse blandt fysikere. Bohr bragte nyheden til USA, hvor han sammen med Fermi åbnede den femte Washington-konference om teoretisk fysik den 26. januar 1939. Da Bohr fortalte George Placzek, at dette løste alle mysterierne omkring de transuraner, fortalte Placzek ham, at der stadig var et tilbage, nemlig at urans neutronfangstenergier ikke stemte overens med energien ved uranets henfald. Bohr tænkte over det i et par minutter og meddelte derefter Placzek, Léon Rosenfeld og John Wheeler, at “jeg har forstået det hele”. På grundlag af sin model af kernen i flydende dråber konkluderede Bohr, at det var isotopen uran-235 og ikke den mere rigelige uran-238, der primært var ansvarlig for spaltning med termiske neutroner. I april 1940 påviste John R. Dunning, at Bohr havde ret. I mellemtiden havde Bohr og Wheeler udviklet en teoretisk behandling, som de offentliggjorde i et dokument fra september 1939 om “The Mechanism of Nuclear Fission”.

Heisenberg sagde om Bohr, at han “primært var filosof, ikke fysiker”. Bohr læste den danske kristne eksistentialistiske filosof Søren Kierkegaard fra det 19. århundrede. Richard Rhodes hævdede i The Making of the Atomic Bomb, at Bohr blev påvirket af Kierkegaard gennem Høffding. I 1909 sendte Bohr sin bror Kierkegaards Stationer på livets vej som fødselsdagsgave. I det vedlagte brev skrev Bohr: “Det er det eneste, jeg har at sende hjem; men jeg tror ikke, at det ville være særlig let at finde noget bedre … Jeg synes endda, at det er noget af det dejligste, jeg nogensinde har læst.” Bohr nød Kierkegaards sprog og litterære stil, men nævnte, at han var lidt uenig med Kierkegaards filosofi. Nogle af Bohrs biografer foreslog, at denne uenighed skyldtes, at Kierkegaard gik ind for kristendommen, mens Bohr var ateist.

Der har været en vis uenighed om, i hvor høj grad Kierkegaard har påvirket Bohrs filosofi og videnskab. David Favrholdt argumenterede for, at Kierkegaard havde minimal indflydelse på Bohrs arbejde, idet han tog Bohrs udtalelse om at være uenig med Kierkegaard for pålydende, mens Jan Faye argumenterede for, at man kan være uenig med indholdet af en teori, mens man accepterer dens generelle forudsætninger og struktur.

Læs også, biografier-da – Camille Pissarro

Kvantefysik

Der har efterfølgende været megen debat og diskussion om Bohrs synspunkter og filosofi om kvantemekanikken. Med hensyn til hans ontologiske fortolkning af kvanteverdenen er Bohr blevet betragtet som antirealistisk, instrumentalist, fænomenologisk realist eller en anden form for realist. Selv om nogle har set Bohr som subjektivist eller positivist, er de fleste filosoffer enige om, at dette er en misforståelse af Bohr, da han aldrig argumenterede for verifikationisme eller for ideen om, at subjektet havde en direkte indflydelse på resultatet af en måling.

Bohr er ofte blevet citeret for at sige, at der ikke findes “nogen kvanteverden”, men kun en “abstrakt kvantefysisk beskrivelse”. Dette blev ikke sagt af Bohr, men af Aage Petersen, der forsøgte at opsummere Bohrs filosofi i en erindringsbog efter Bohrs død. N. David Mermin husker Victor Weisskopf, der erklærede, at Bohr ikke ville have sagt noget sådant, og udbrød: “Skam Aage Petersen for at lægge disse latterlige ord i Bohrs mund!”

Mange forskere har hævdet, at Immanuel Kants filosofi havde en stærk indflydelse på Bohr. Ligesom Kant mente Bohr, at det var en vigtig forudsætning for at opnå viden at skelne mellem subjektets oplevelse og objektet. Dette kan kun ske ved hjælp af kausale og rum-temporale begreber til at beskrive subjektets oplevelse. Ifølge Jan Faye mente Bohr således, at det er på grund af “klassiske” begreber som “rum”, “position”, “tid”, “årsagssammenhæng” og “impuls”, at man kan tale om objekter og deres objektive eksistens. Bohr mente, at grundlæggende begreber som “tid” er indbygget i vores almindelige sprog, og at den klassiske fysiks begreber blot er en forfinelse af dem. Derfor er vi for Bohr nødt til at bruge klassiske begreber til at beskrive eksperimenter, der omhandler kvanteverdenen. Bohr skriver:

Det er afgørende at erkende, at uanset hvor langt fænomenerne rækker ud over den klassiske fysiske forklaringsramme, må alle beviser udtrykkes i klassiske termer. Argumentet er ganske enkelt, at vi med ordet “eksperiment” henviser til en situation, hvor vi kan fortælle andre, hvad vi har gjort, og hvad vi har lært, og at redegørelsen for den eksperimentelle disposition og for resultaterne af observationerne derfor skal udtrykkes i et utvetydigt sprog med passende anvendelse af den klassiske fysiks terminologi (APHK, s. 39).

Ifølge Faye er der forskellige forklaringer på, hvorfor Bohr mente, at klassiske begreber var nødvendige for at beskrive kvantefænomener. Faye grupperer forklaringerne i fem rammer: empirisme (kantianisme (eller neokantianske modeller for epistemologi, hvor klassiske ideer er a priori begreber, som sindet pålægger sanseindtryk); pragmatisme (som fokuserer på, hvordan mennesker erfaringsmæssigt interagerer med atomare systemer i overensstemmelse med deres behov og interesser); darwinisme (dvs. at vi er tilpasset til at bruge begreber af klassisk type, som Léon Rosenfeld sagde, at vi udviklede os til at bruge); og eksperimentalisme (som fokuserer strengt på eksperimenters funktion og resultat, som derfor skal beskrives klassisk). Disse forklaringer udelukker ikke hinanden, og Bohr synes til tider at lægge vægt på nogle af disse aspekter, mens han til andre tider fokuserer på andre elementer. Ifølge Faye “Bohr tænkte på atomet som virkeligt. Atomer er hverken heuristiske eller logiske konstruktioner.” Ifølge Faye mente han imidlertid ikke, “at den kvantemekaniske formalisme var sand i den forstand, at den gav os en bogstavelig (”billedlig”) snarere end en symbolsk repræsentation af kvanteverdenen”. Derfor er Bohrs komplementaritetsteori “først og fremmest en semantisk og epistemologisk læsning af kvantemekanikken, der bærer visse ontologiske implikationer”. Som Faye forklarer, er Bohrs udefinerbarheds-tese, at

sandhedsbetingelserne for sætninger, der tillægger en bestemt kinematisk eller dynamisk værdi til et atomart objekt, afhænger af det anvendte apparat, således at disse sandhedsbetingelser skal omfatte en henvisning til forsøgsopstillingen såvel som til det faktiske resultat af forsøget.

Faye bemærker, at Bohrs fortolkning ikke henviser til et “kollaps af bølgefunktionen under målingerne” (og han har faktisk aldrig nævnt denne idé). I stedet “accepterede Bohr den bornske statistiske fortolkning, fordi han mente, at ψ-funktionen kun har en symbolsk betydning og ikke repræsenterer noget reelt”. Da ψ-funktionen for Bohr ikke er en bogstavelig billedlig repræsentation af virkeligheden, kan der ikke være tale om et reelt sammenbrud af bølgefunktionen.

Et meget omdiskuteret punkt i nyere litteratur er, hvad Bohr mente om atomerne og deres virkelighed, og om de er noget andet end det, de ser ud til at være. Nogle som Henry Folse hævder, at Bohr så en forskel mellem observerede fænomener og en transcendental virkelighed. Jan Faye er uenig i denne holdning og mener, at for Bohr var kvanteformalismen og komplementariteten det eneste, vi kunne sige om kvanteverdenen, og at “der ikke er yderligere beviser i Bohrs skrifter, der indikerer, at Bohr ville tillægge atomare objekter iboende og måleuafhængige tilstandsegenskaber (om end helt uforståelige og utilgængelige for os) ud over de klassiske, der manifesteres ved måling”.

Nazismens fremmarch i Tyskland fik mange forskere til at flygte fra deres lande, enten fordi de var jøder eller fordi de var politiske modstandere af naziregimet. I 1933 oprettede Rockefeller Foundation en fond til støtte for akademikere på flugt, og Bohr drøftede dette program med Rockefeller Foundations præsident, Max Mason, i maj 1933 under et besøg i USA. Bohr tilbød flygtningene midlertidige job på instituttet, gav dem økonomisk støtte, sørgede for, at de fik tildelt stipendier fra Rockefeller Foundation, og i sidste ende fandt han dem pladser på institutioner rundt om i verden. Blandt dem, han hjalp, var Guido Beck, Felix Bloch, James Franck, George de Hevesy, Otto Frisch, Hilde Levi, Lise Meitner, George Placzek, Eugene Rabinowitch, Stefan Rozental, Erich Ernst Schneider, Edward Teller, Arthur von Hippel og Victor Weisskopf.

I april 1940, tidligt i Anden Verdenskrig, invaderede og besatte Nazityskland Danmark. For at forhindre tyskerne i at opdage Max von Laues og James Francks guldnobelmedaljer fik Bohr de Hevesy til at opløse dem i regnevand. I denne form blev de opbevaret på en hylde på instituttet indtil efter krigen, hvor guldet blev udfældet og medaljerne genpræget af Nobelstiftelsen. Bohrs egen medalje var blevet doneret til en auktion til Fonden for finsk nødhjælp, og den blev auktioneret i marts 1940 sammen med August Kroghs medalje. Køberen donerede senere de to medaljer til Danmarks Historiske Museum på Frederiksborg Slot, hvor de stadig opbevares.

Bohr holdt instituttet kørende, men alle de udenlandske forskere rejste væk.

Læs også, biografier-da – René Magritte

Møde med Heisenberg

Bohr var klar over muligheden for at bruge uran-235 til at konstruere en atombombe, idet han henviste til det i foredrag i Storbritannien og Danmark kort før og efter krigens start, men han mente ikke, at det var teknisk muligt at udvinde en tilstrækkelig mængde uran-235. I september 1941 besøgte Heisenberg, der var blevet leder af det tyske kerneenergiprojekt, Bohr i København. Under dette møde havde de to mænd et privat øjeblik udenfor, hvis indhold har givet anledning til mange spekulationer, da de begge gav forskellige forklaringer. Ifølge Heisenberg begyndte han at tale om kerneenergi, moral og krig, hvilket Bohr tilsyneladende reagerede ved at afbryde samtalen brat uden at give Heisenberg nogen antydninger om sine egne holdninger. Ivan Supek, en af Heisenbergs elever og venner, hævdede, at hovedemnet for mødet var Carl Friedrich von Weizsäcker, som havde foreslået at forsøge at overtale Bohr til at mægle i freden mellem Storbritannien og Tyskland.

I 1957 skrev Heisenberg til Robert Jungk, som på det tidspunkt arbejdede på bogen Brighter than a Thousand Suns: A Personal History of the Atomic Scientists. Heisenberg forklarede, at han havde besøgt København for at formidle Bohr flere tyske videnskabsmænds synspunkter om, at det var muligt at fremstille et atomvåben med store anstrengelser, og at dette pålagde verdens videnskabsmænd på begge sider et enormt ansvar. Da Bohr så Jungks skildring i den danske oversættelse af bogen, udarbejdede han et brev (men sendte det aldrig) til Heisenberg, hvori han skrev, at han aldrig havde forstået formålet med Heisenbergs besøg, at han var chokeret over Heisenbergs opfattelse af, at Tyskland ville vinde krigen, og at atomvåben kunne være afgørende.

Michael Frayns skuespil Copenhagen fra 1998 undersøger, hvad der kunne være sket ved mødet mellem Heisenberg og Bohr i 1941. En BBC-tv-filmversion af stykket blev vist første gang den 26. september 2002 med Stephen Rea i rollen som Bohr, Daniel Craig som Heisenberg og Francesca Annis som Margrethe Bohr. Det samme møde var tidligere blevet dramatiseret i BBC”s videnskabelige dokumentarserie Horizon i 1992 med Anthony Bate som Bohr og Philip Anthony som Heisenberg. Mødet er også dramatiseret i den norske

Læs også, biografier-da – Leonardo Bruni

Manhattan-projektet

I september 1943 fik Bohr og hans bror Harald at vide, at nazisterne anså deres familie for at være jødiske, da deres mor var jøde, og at de derfor var i fare for at blive arresteret. Den danske modstandsbevægelse hjalp Bohr og hans kone med at flygte ad søvejen til Sverige den 29. september. Den næste dag overtalte Bohr den svenske kong Gustaf V til at offentliggøre Sveriges vilje til at give asyl til jødiske flygtninge. Den 2. oktober 1943 udsendte svensk radio, at Sverige var parat til at tilbyde asyl, og kort efter fulgte massefrigørelsen af de danske jøder fra deres landsmænd. Nogle historikere hævder, at Bohrs handlinger førte direkte til massefrelsen, mens andre siger, at selv om Bohr gjorde alt, hvad han kunne for sine landsmænd, havde hans handlinger ikke afgørende indflydelse på de videre begivenheder. I sidste ende flygtede over 7.000 danske jøder til Sverige.

Da nyheden om Bohrs flugt nåede Storbritannien, sendte Lord Cherwell et telegram til Bohr og bad ham om at komme til Storbritannien. Bohr ankom til Skotland den 6. oktober i en de Havilland Mosquito, der blev opereret af British Overseas Airways Corporation (BOAC). Mosquitos var ubevæbnede højhastighedsbombefly, der var blevet ombygget til at transportere små, værdifulde fragter eller vigtige passagerer. Ved at flyve med høj hastighed og i stor højde kunne de krydse det tyskbesatte Norge og alligevel undgå tyske jagerfly. Bohr, der var udstyret med faldskærm, flyverdragt og iltmaske, tilbragte den tre timer lange flyvning liggende på en madras i flyets bomberum. Under flyvningen havde Bohr ikke sin flyvehjelm på, da den var for lille, og derfor hørte han ikke pilotens intercominstruktion om at tænde for iltforsyningen, da flyet steg til stor højde for at overflyve Norge. Han besvimede på grund af iltsult og blev først genoplivet, da flyet gik ned til lavere højde over Nordsøen. Bohrs søn Aage fulgte sin far til Storbritannien på en anden flyvning en uge senere og blev hans personlige assistent.

Bohr blev varmt modtaget af James Chadwick og Sir John Anderson, men af sikkerhedshensyn blev Bohr holdt ude af syne. Han fik en lejlighed i St James”s Palace og et kontor hos British Tube Alloys” team til udvikling af atomvåben. Bohr var forbavset over de store fremskridt, der var gjort. Chadwick sørgede for, at Bohr kunne besøge USA som konsulent for Tube Alloys med Aage som assistent. Den 8. december 1943 ankom Bohr til Washington, D.C., hvor han mødtes med direktøren for Manhattan-projektet, brigadegeneral Leslie R. Groves Jr. Han besøgte Einstein og Pauli på Institute for Advanced Study i Princeton, New Jersey, og tog til Los Alamos i New Mexico, hvor atomvåbnene var ved at blive udviklet. Af sikkerhedshensyn gik han under navnet “Nicholas Baker” i USA, mens Aage blev “James Baker”. I maj 1944 rapporterede den danske modstandsbevægelsesavis De frie Danske, at de havde erfaret, at “den berømte søn af Danmark, professor Niels Bohr” i oktober året før var flygtet fra sit land via Sverige til London og derfra rejste til Moskva, hvorfra han kunne formodes at støtte krigsindsatsen.

Bohr blev ikke i Los Alamos, men aflagde en række længerevarende besøg i løbet af de næste to år. Robert Oppenheimer krediterede Bohr for at have fungeret “som en videnskabelig faderfigur for de yngre mænd”, især Richard Feynman. Bohr er citeret for at have sagt: “De havde ikke brug for min hjælp til at lave atombomben”. Oppenheimer gav Bohr æren for et vigtigt bidrag til arbejdet med modulerede neutroninitiatorer. “Denne anordning forblev en stædig gåde,” bemærkede Oppenheimer, “men i begyndelsen af februar 1945 afklarede Niels Bohr, hvad der skulle gøres.”

Bohr erkendte tidligt, at atomvåben ville ændre de internationale relationer. I april 1944 modtog han et brev fra Peter Kapitza, skrevet nogle måneder tidligere, da Bohr var i Sverige, hvori han blev inviteret til at komme til Sovjetunionen. Brevet overbeviste Bohr om, at Sovjetunionen var klar over det angloamerikanske projekt og ville bestræbe sig på at indhente det. Han sendte Kapitza et uforpligtende svar, som han viste myndighederne i Storbritannien, inden han sendte det af sted. Bohr mødtes med Churchill den 16. maj 1944, men fandt ud af, at “vi ikke talte det samme sprog”. Churchill var så uenig i tanken om åbenhed over for russerne, at han skrev i et brev “Det forekommer mig, at Bohr burde spærres inde eller i hvert fald gøres opmærksom på, at han er meget tæt på grænsen til dødelige forbrydelser.”

Oppenheimer foreslog, at Bohr besøgte præsident Franklin D. Roosevelt for at overbevise ham om, at Manhattan-projektet skulle deles med Sovjetunionen i håb om at fremskynde resultaterne. Bohrs ven, højesteretsdommer Felix Frankfurter, informerede præsident Roosevelt om Bohrs udtalelser, og et møde mellem dem fandt sted den 26. august 1944. Roosevelt foreslog, at Bohr skulle vende tilbage til Storbritannien for at forsøge at få britisk godkendelse. Da Churchill og Roosevelt mødtes i Hyde Park den 19. september 1944, afviste de tanken om at informere verden om projektet, og aide-mémoire”en fra deres samtale indeholdt et tillæg om, at der skulle “foretages undersøgelser vedrørende professor Bohrs aktiviteter og tages skridt til at sikre, at han ikke er ansvarlig for, at der ikke lækkes oplysninger, især ikke til russerne”.

I juni 1950 sendte Bohr et “åbent brev” til FN med en opfordring til internationalt samarbejde om kerneenergi. I 1950”erne, efter Sovjetunionens første atomvåbenforsøg, blev Det Internationale Atomenergiagentur oprettet i overensstemmelse med Bohrs forslag. I 1957 modtog han den første Atoms for Peace-pris nogensinde.

Da krigen nu var slut, vendte Bohr tilbage til København den 25. august 1945 og blev genvalgt som præsident for Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab den 21. september. På Akademiets mindemøde den 17. oktober 1947 for kong Christian X, der var død i april, meddelte den nye konge, Frederik IX, at han ville tildele Bohr Elefantordenen. Denne udmærkelse blev normalt kun tildelt kongelige og statsoverhoveder, men kongen sagde, at den ikke kun hædrede Bohr personligt, men også den danske videnskab. Bohr designede sit eget våbenskjold med en taijitu (symbolet for yin og yang) og et motto på latin: contraria sunt complementa, “modsætninger er komplementære”.

Anden Verdenskrig viste, at videnskaben, og især fysikken, nu krævede betydelige økonomiske og materielle ressourcer. For at undgå en hjerneflugt til USA gik 12 europæiske lande sammen om at oprette CERN, en forskningsorganisation efter samme model som de nationale laboratorier i USA, der skulle gennemføre store videnskabelige projekter, som ikke kunne gennemføres af et enkelt land alene. Der opstod hurtigt spørgsmål om, hvor faciliteterne bedst kunne placeres. Bohr og Kramers mente, at instituttet i København ville være det ideelle sted. Pierre Auger, der organiserede de indledende drøftelser, var uenig; han mente, at både Bohr og hans institut var over deres bedste alder, og at Bohrs tilstedeværelse ville overskygge de andre. Efter en lang debat gav Bohr i februar 1952 sit tilsagn om støtte til CERN, og i oktober 1952 blev Genève valgt som hjemsted. CERN”s teorigruppe havde base i København, indtil deres nye lokaler i Genève stod klar i 1957. Victor Weisskopf, der senere blev generaldirektør for CERN, opsummerede Bohrs rolle ved at sige, at “der var andre personligheder, som startede og udtænkte ideen om CERN. De andre personers entusiasme og idéer ville imidlertid ikke have været nok, hvis ikke en mand af hans format havde støttet det.”

I mellemtiden dannede de skandinaviske lande det Nordiske Institut for Teoretisk Fysik i 1957 med Bohr som formand. Han var også involveret i oprettelsen af forskningsinstitutionen Risø under den danske Atomenergikommission og var dens første formand fra februar 1956.

Bohr døde af hjertesvigt i sit hjem i Carlsberg den 18. november 1962. Han blev kremeret, og hans aske blev begravet i familiegravstedet på Assistens Kirkegård på Nørrebro i København sammen med sine forældre, sin bror Harald og sin søn Christian. År senere blev hans hustrus aske også begravet der. Den 7. oktober 1965, på hans 80-års fødselsdag, blev Institut for Teoretisk Fysik ved Københavns Universitet officielt omdøbt til det, som det i mange år havde heddet uofficielt: Niels Bohr Institutet.

Bohr modtog adskillige hædersbevisninger og udmærkelser. Ud over Nobelprisen modtog han Hughes-medaljen i 1921, Matteucci-medaljen i 1923, Franklin-medaljen i 1926, Copley-medaljen i 1938, Elefantordenen i 1947, Atoms for Peace-prisen i 1957 og Sonning-prisen i 1961. Han blev udenlandsk medlem af Det Kongelige Hollands Akademi for Kunst og Videnskab i 1923 og af Royal Society i 1926. Bohr-modellens halvhundredeårsdag blev fejret i Danmark den 21. november 1963 med et frimærke med Bohr, brintatomet og formlen for forskellen mellem to vilkårlige energiniveauer i brint: h ν = ϵ 2 – ϵ 1 {displaystyle h u =epsilon _{2}-epsilon _{1}}} . Flere andre lande har også udstedt frimærker med Bohr som motiv. I 1997 begyndte den danske nationalbank at sætte en 500-kroneseddel i omløb med et portræt af Bohr, der ryger pibe, i omløb. Den 7. oktober 2012 blev der i anledning af Niels Bohrs 127-års fødselsdag vist en Google Doodle med Bohr-modellen af brintatomet på Googles hjemmeside i forbindelse med fejringen af hans 127-års fødselsdag. En asteroide, 3948 Bohr, blev opkaldt efter ham, ligesom Bohr-månekrateren og bohrium, det kemiske grundstof med atomnummer 107, blev opkaldt efter ham.

Kilder

1. Niels Bohr
2. Niels Bohr
3. ^ a b Politiets Registerblade [Register cards of the Police] (in Danish). Copenhagen: Københavns Stadsarkiv. 7 June 1892. Station Dødeblade (indeholder afdøde i perioden). Filmrulle 0002. Registerblad 3341. ID 3308989. Archived from the original on 29 November 2014.
4. ^ a b Pais 1991, pp. 44–45, 538–539.
5. 1 2 Архив по истории математики Мактьютор
6. Celtium, em inglês
7. (en) « by any measure the most important result in all of quantum mechanics »