専門家とは、非常に狭い分野でできるすべての間違いを犯した人のことである。
Niels Henrik David Bohrは、原子構造と量子論の理解に基本的な貢献をしたデンマーク人物理学者であり、1922年にノーベル物理学賞を受賞した。Bohrは哲学者でもあり、科学研究の推進者でもあった。
Bohrは原子のBohr模型を開発し、電子のエネルギー準位が離散的であり、電子が原子核の周りの安定した軌道を回転するが、あるエネルギー準位または軌道から別の準位に跳躍できることを提案した。Bohr模型は他の模型に取って代わられたが、その基本原理は有効なままである。彼は相補性の原理を考案した。それは、波またはパーティクルの流れとして振る舞うなど、矛盾した特性の観点から項目を個別に分析できるということである。相補性の概念はBohrの科学と哲学の両方における思考を支配した。
Bohrはコペンハーゲン大学に理論物理学研究所を設立し、現在はNiels Bohr研究所として知られており、1920年に開設された。Bohrはヒューマン・クラマース、Oskar Klein、George de Hevesy、Werner Heisenbergを含む物理学者の指導と協力を行った。彼は新しいジルコニウムのような元素の存在を予測し、それはハフニウムと名付けられた。これはコペンハーゲンのラテン語名の後であり、それが発見された場所である。後に、元素bohriumは彼にちなんで名付けられた。
1930年代にBohrはナチズムからの難民を助けた。デンマークがドイツに占領された後、彼はドイツの核兵器プロジェクトの長になったHeisenbergとの有名な会議を持った。1943年9月、Bohrがドイツ人に逮捕されようとしているという知らせが届き、彼はスウェーデンに逃げた。そこから、彼はイギリスに飛ばされ、イギリスのTube Alloys核兵器プロジェクトに参加し、Manhattan Projectへのイギリス派遣団の一部となった。戦後、Bohrは核エネルギーに関する国際協力を呼びかけた。彼はCERNとデンマーク原子力委員会のResearch Establishment Risøの設立に関わり、1957年に北欧理論物理学研究所の最初の会長になった。
初期の年月
Bohrはデンマークのコペンハーゲンで1885年10月7日に生まれた。コペンハーゲン大学の生理学の教授であるChristian Bohrと、裕福なデンマークユダヤ人のAdler銀行族からのDavid B. Adlerの娘であるEllen Bohr（旧姓Adler）の3人の子供の次男であった。彼は姉のJennyと弟のHaraldがいた。Jennyは教師になり、HaraldはロンドンでのFutsal Summer Olympics 1908でデンマーク代表チームのためにプレーしたサッカー選手になった。Nielsも情熱的なサッカー選手で、2人の兄弟はコペンハーゲンを拠点とするAkademisk Boldklubアカデミックフットボールクラブのためにいくつかの試合をプレーしたが、Nielsはゴールキーパーであった。
Bohrは7歳の時に始まるGammelholm Latin Schoolで教育を受けた。1903年、Bohrはコペンハーゲン大学に学部生として在籍した。彼の専攻は物理学で、当時大学の唯一の物理学の教授であったProfessor Christian Christiansenの下で研究した。彼はまた、Professor Thorvald Thiele の下で天文学と数学を研究し、彼の父の友人であるProfessor Harald Høffdingの下で哲学を研究した。
1905年、デンマーク王立芸術科学アカデミーはLord Rayleighが1879年に提案した液体表面張力を測定する方法を調査するために金メダルコンペを後援した。これは水ジェットの半径の振動周波数を測定することを含んだ。Bohrは大学の彼の父の研究室を使用して一連の実験を行った。大学自体には物理学の研究室がなかった。彼の実験を完了するために、彼は自分の硝子器具を作成する必要があり、必要な楕円形の断面を持つ試験管を作成した。彼は元の課題を超えて、Rayleighの理論と彼の方法の両方に改善を組み込み、水の粘度を考慮に入れ、無限小のものだけではなく有限の振幅で機能した。彼が最後の瞬間に提出した論文は賞を受賞した。後に、彼はロンドンの王立協会にこの論文の改善版を王立協会の哲学的取引に発表するために提出した。
2人のBohr兄弟のうち修士号を取得するために、彼は1909年4月に数学で修士号を取得した。Nielsは彼の指導者であるChristiansenによって割り当てられた主題である金属の電子理論について博士号を取得するのに別の9ヶ月かかった。その後、Bohrは彼の修士論文を彼ははるかに大きな博士号（dr. phil.）論文に精密化した。彼はこの主題に関する文献を調査し、Paul Drudeによって仮定され、Hendrik Lorentzによって精密化されたモデルに落ち着き、金属内の電子は気体のように振舞うと考えられた。Bohrはlorentzのモデルを拡張したが、Hall効果のような現象を説明することができず、電子理論は金属の磁性特性を完全に説明することができないと結論づけた。論文は1911年4月に受理され、Bohrは5月13日に正式な弁論を行った。Haraldは前年に博士号を受け取った。Bohrの論文は革新的であったが、当時コペンハーゲン大学の要件であったデンマーク語で書かれていたため、スカンジナビア以外ではほとんど関心を引き起こさなかった。1921年、オランダの物理学者Hendrika Johanna van Leeuwenはbohrの論文から定理を独立して導き出し、今日ではBohr-van Leeuwen定理として知られている。
1910年、 bohrは数学者Niels Erik Nørlundの妹であるMargrethe Nørlundに会った。Bohrは1912年4月16日にデンマーク教会での彼のメンバーシップを辞任し、彼とMargretheは8月1日にSlagelse町役場での市民式で結婚した。数年後、彼の兄弟Haraldも結婚する前に同様に教会を去った。Bohrと Margretheは6人の息子を持っていた。最年長のChristianは1934年にボート事故で亡くなり、別のHaraldは小児髄膜炎で亡くなった。Aage Bohrは成功した物理学者になり、1975年に彼の父のようにノーベル物理学賞を授与された。Hansは化学エンジニア。Ernest は弁護士。彼の叔父Haraldのように、Ernest Bohrはロンドンでの1948年夏季オリンピックでデンマークのためにフィールドホッケーをプレーしたオリンピック選手になった。
物理学
Bohr模型
1911年9月、Carlsberg Foundationからの奨学金を受けて支援されたBohrはイングランドに旅行した。当時、それは原子と分子の構造に関する理論的な仕事のほとんどが行われていた場所であった。彼はケンブリッジのCavendish LaboratoryとTrinity CollegeのJ. J. Thomsonに会った。彼はJames JeansとJoseph Larmorによって与えられた電磁気学の講義に出席し、陰極線に関する研究を行ったが、Thomsonに感銘を与えることができなかった。彼はオーストラリア人のWilliam Lawrence Braggやニュージーランドの Ernest Rutherfordなどの若い物理学者とより成功した。彼の1911年の小さな中央核Rutherford原子モデルはThomsonの1904年のプラムプディングモデルに挑戦していた。BohrはManchester Universityのセンター大学のポスト博士号研究を行うようにRutherfordからの招待を受けた。Bohrはカナダのジョージ・デ・ヘベシーとCharles Galton Darwinに会った。Bohrは彼を「本当のDarwinの孫」と呼んだ。
Bohrは彼の結婚のために1912年7月にデンマークに戻り、彼のハネムーンでイングランドとスコットランドの周りを旅した。彼は戻ってきた際に、彼は熱力学の講義を与えて、コペンハーゲン大学でprivatdocentになった。Martin KnudsenはBohrの名前をdocentのために前に置き、それは1913年7月に承認され、Bohrはその後医学部の学生を教え始めた。後に「三部作」として有名になった彼の3つの論文は、その年の7月、9月、11月にPhilosophical Magazineで出版された。彼はRutherfordの核構造をMax Planckの量子理論に適応させ、原子のBohr模型を作成した。
原子の惑星モデルは新しくなかったが、Bohrの処理はそうだった。電子と核との相互作用におけるアルファ粒子の役割に関するDarwinの1912年の論文を出発点として、彼は原子核の周りの軌道で電子が旅行する理論を進め、各要素の化学的性質は主に外側の軌道の電子の数によって決定された。彼は電子がより高いエネルギー軌道からより低いエネルギー軌道に低下し、その過程で離散エネルギーの量子を放出する可能性があるという考えを導入した。これは現在古い量子論として知られているもののための基盤となった。
1885年、Johann Balmerは水素原子の可視スペクトル線を説明するためにBalmer系列を思いついた。
ここで、λは吸収または放出された光の波長であり、RHはRydberg定数である。Balmerの公式は追加のスペクトル線の発見によって裏付けられたが、30年間、誰もそれがなぜ機能するのかを説明することができなかった。彼の三部作の最初の論文では、Bohrはそれを彼のモデルから導出することができた。
ここで、meは電子の質量、eはその電荷、hはPlanck定数、Zは原子の原子番号である（水素の場合は1）。
このモデルの最初の障害はPickering系列であり、Balmerの公式に適合しない線であった。Alfred Fowlerによってこれで挑戦されたとき、Bohrはそれらが1つの電子のみを持つイオン化されたヘリウムであるヘリウム原子によって引き起こされたと返答した。Bohr模型はそのようなイオンのために機能することが判明した。Thomson、Rayleigh、Hendrik Lorentzのような多くの年上の物理学者は三部作を好まなかったが、Rutherford、David Hilbert、Albert Einstein、Enrico Fermi、Max Born、Arnold Sommerfeld を含む若い世代はそれを突破口として見た。三部作の受け入れは、他のモデルを妨げた現象を説明し、その後実験によって検証された結果を予測する能力に全く起因した。今日、原子のBohr模型は取って代わられているが、それはしばしば高校物理および化学のテキストに現れるため、依然として原子の最もよく知られたモデルである。
Bohrは医学部の学生を教えるのを楽しまなかった。彼はRutherfordがDarwinのテニュアが終了した彼の代わりに読者としての仕事を彼に提供したManchester に戻ることにした。Bohrは受け入れた。彼はコペンハーゲン大学からの休暇を取ったが、彼の兄弟Haraldと叔母Hanna Adlerとの Tyrolでの休日を取って始めた。そこで、彼はゲッティンゲン大学とLudwig Maximilian University of Munichを訪問し、Sommerfeld に会い、三部作に関するセミナーを実施した。第一次世界大戦はタイロルにいる間に勃発し、デンマークへの帰国とMargretheとイングランドへの後続の航海を大きく複雑にした。彼は1914年10月に到着した。彼らは1916年7月まで滞在し、その間に彼はコペンハーゲン大学の理論物理学の議長に任命されていた。この職位は彼のために特に作成された。彼のdocentshipは同時に廃止されたため、彼はまだ医学部の学生に物理学を教える必要があった。新しい教授はChristian Xキングに正式に紹介され、彼はそのような有名なサッカー選手に会うことを喜んだ。
物理学研究所
1917年4月、Bohrは理論物理学研究所を設立するためのキャンペーンを開始した。彼はデンマーク政府とCarlsberg Foundationのサポートを得たが、業界と個人のドナーからもかなりの貢献が行われ、その多くはユダヤ人であった。研究所を設立する法律は1918年11月に可決された。現在Niels Bohr研究所として知られている、それは1921年3月3日に開設され、Bohrは所長であった。彼の家族は1階のアパートメントに移り込んだ。Bohrの研究所は、1920年代と1930年代の量子力学と関連主題の研究者のための焦点となり、当時世界で最も有名な理論物理学者のほとんどが彼と過ごす時間を費やした。初期の到着者には、オランダからのHans Kramers、スウェーデンからのOskar Klein、ハンガリーからのGeorge de Hevesy、ポーランドからのWojciech Rubinowicz、ノルウェーからのSvein Rosserandが含まれた。Bohrは彼らの親切な主人と高名な同僚として広く賞賛された。KleinとRosserandは、それが開く前でも研究所の最初の出版物を生成した。
Bohr模型は水素に対してよく機能したが、より複雑な要素を説明することができなかった。1919年までに、Bohrは電子が核を周回するという考えから離れ、それらを記述するためのヒューリスティックスを開発した。希土類元素は化学的に非常に似ていたため、化学者にとって特に分類の問題を提起した。1924年のWolfgang Pauliによるパウリ排他原理の発見は重要な発展であり、Bohrのモデルをしっかりした理論的根拠に置いた。その後、Bohrは、未発見の元素72がまだ発見されていない希土類元素ではなく、ジルコニウムの化学的性質に似た化学的性質を持つ元素であると宣言することができた。彼は直ちにフランスの化学者Georges Urbainに挑戦され、彼は希土類元素72を発見したと主張し、彼は呼んだ
