„Niels Bohr” változatai közötti eltérés

Bohrnak és feleségének, Margharetének hat gyermeke született, de a felnőtt kort csak négyen érték meg. Közülük hárman kimondottan sikeresek lettek —– [[Aage Niels Bohr]] apjához hasonlóan elnyerte a [[fizikai Nobel-díj]]at ([[1975]]-ben).

A középiskola elvégzése után egy ideig [[Riemann-geometria|Riemann-geometriával]] foglalkozott, de [[Georg Friedrich Bernhard Riemann|Riemann]] filozófiai analógiáit előbb-utóbb túl sematikusnak ítélte, és inkább egy konkrét fizikai probléma felé fordult. Abban az időben a [[Dán Királyi Tudományos és Irodalmi Akadémia]] évenként kiadott két éves tanulmányozásra néhány kérdést, és a sikeres megoldásokat arany-, illetve ezüstérmekkel jutalmazta. Az 1905-ös feladvány annak kidolgozása volt, hogyan lehet a különböző folyadékok felületi feszültségét meghatározni a lyukon átömlő folyadék hullámainak mérésével (ilyen hullámokat látunk például a kerti locsolócső fonatos vízsugarában). A meghatározásnak ezt a módszerét eredetileg a [[fizikai Nobel-díj|Nobel-díjas]] [[John William Strutt]] ''(lord Rayleigh)'' javasolta, de senki sem próbálta ki a gyakorlatban.

Halála előtt nem sokkal apja hozzásegítette Nielset a [[Carlsberg Alapítvány]] egy ösztöndíjához, amellyel posztdoktori képzésre egy évre Nagy-Britanniába utazhatott. [[Cambridge]]-ben úgy intézte, hogy a [[Cavendish Laboratórium]]ban, [[Joseph John Thomson|J. J. Thomson]]nál tanulhasson. Előtte a nyarat a család egyik barátjának lányával, a szépséges és okos Margarethe Nørlunddal töltötte (1910-ben ismerkedtek meg), és elutazása előtt eljegyezték egymást. Thomsonnak nem tetszett, hogy a fiatal Bohr nem fogadja el az ő elektronelméletét —– különben is, ő addigra már a pozitív sugárzásokkal foglalkozott. Bohrnak is ilyen jellegű feladatot adott —– méghozzá olyasmit, amit Bohr egyáltalán nem tartott ígéretesnek. Szakmai perspektívát akkor kezdett látni, amikor az évente megrendezett, decemberi [[Cavendish-ebéd]]re Cambridge-be érkezett előadónak [[Ernest Rutherford]]. Ekkor személyesen még nem beszélgettek, de Rutherford erős személyisége és az általa ismertetett újdonságok, így a [[ködkamra]] és az azt kifejlesztő [[Charles Thomson Rees Wilson|C.T.R. Wilson]] munkássága — erősen hatottak Bohrra. Megkereste apjának egy régi barátját, és megkérte, hogy mutassa be őt Rutherfordnak —– ő pedig felülemelkedett az „elméleti fickókkal” szemben érzett előítéletein és úgy döntött, hogy az ifjú dán tetszik neki. Bohr némi tépelődés után 1912 januárjában megkérte Rutherfordot, hogy nála folytathassa tanulmányait —– Rutherford hozzájárult, és Bohr március végétől a [[Manchesteri Egyetem]]en ''(Victoria University of Manchester)'' folytatta. Itt először egy hat hetes, „Bevezetés a radioaktivitás-kutatás kísérleti módszereibe” című tanfolyamon vett részt —– ezen előadott többek közt [[Hans Geiger]] és [[Ernest Marsden]] is. Életre szóló barátságot kötött [[Hevesy György]] radiokémikussal, és hozzálátott az atomszerkezet beható tanulmányozásához. Július végén hazatért Dániába.

1912. augusztus elsején Koppenhágában feleségül vette '''Margarethe Nørlund'''ot. Oktatott a koppenhágai egyetemen és tovább dolgozott atomszerkezeti modelljén. Amikor novemberben felismerte, hogy a dolgozat túlságosan lassan készül, felhagyott az oktatással, vidékre utazott feleségével, és három részre darabolta a készülő írást. ''Az atomok és molekulák szerkezetéről'' című korszakalkotó dolgozat első részét 1913. március 6-án küldte el Rutherfordnak, és még abban az évben elkészült a második és a harmadik résszel (sőt, mindhármat publikálta is). Ezért a munkájáért kapta meg nem egészen egy évtizeddel később a [[fizikai Nobel-díj]]at.

A harmadik rész megírása után, 1913 nyarán feleségével áthajózott Angliába, hogy a publikálás előtt kikérje Rutherford véleményét. Ekkor ismerkedett meg [[Henry Moseley]]-vel, akit ezután erősen inspiráltak Bohr gondolatai. Rutherfordot teljesen fellelkesítette Bohr elképzelése, és ragaszkodott hozzá, hogy az új, kvantált modellt a színképvonalak helyzetének ebből következő előrejelzéseit a [[British Association for the Advancement of Science|British Association]] esedékes ülésén mutassa be. (Ugyanezen az ülésen számolt be [[Francis William Aston]] arról, hogy sikerült kétféle fajsúlyú [[neon]]t elkülönítenie úgy, hogy a gázt többezerszertöbb ezerszer tajtékkövön áramoltatta át —– a kisebb tömegszámú gáz diffúziója statisztikusan egy kissé gyorsabb). Az ülésen Rutherford mindvégig teljes tekintélyével kiállt Bohr új modellje mellett, de annak újszerűsége miatt a tudományos közvélemény még így is óvatosan és bizalmatlanul fogadta; az azt alátámasztó bizonyítékokat elégtelennek ítélték. Az év őszén [[Harald Bohr]] azt írta téziseiről bátyjának, hogy a göttingeni fiatalok >>»… nem merik elhinni, hogy csakugyan igazak lehetnek; úgy vélik, hogy föltételezéseid „vakmerőek” és „fantasztikusak”.<<« [[Albert Einstein]] viszont egyből átlátta a modell valószerűségét, és amikor [[Hevesy György]] beszámolt neki arról, hogy az első színképvonalakat már meg is találták a Bohr megjósolta helyeken, kijelentette: „Akkor ez az egyik legnagyobb felfedezés”. [[Henry Moseley]] pedig, aki apránként rájött, hogyan készíthet jó felbontású és éles színképfelvételeket, elemek egész sorára igazolta, hogy a vonalak pont ott vannak, ahol Bohr szerint lenniük kell.

Egyik leghíresebb diákja, [[Werner Heisenberg]] a [[kvantummechanika]] fejlődésének egyik kulcsfigurája volt —– a [[Harmadik Birodalom]]ban ő lett a német atombombaprogram feje.

Manchesterbe érkezve és a módszertani tanfolyam elvégzése után néhány hét alatt felismerte, hogy a radioaktivitás az atommagból származik, a kémiai tulajdonságokat viszont alapvetően az elektronszerkezet határozza meg. Rájött, hogy az atommagban található protonok száma szabja meg, hányadik helyet foglalja el valamely elem a [[kémiai elemek periódusos rendszere|periódusos rendszerben]]. Hevesynek arra az ellenvetésére, hogy máris jóval több elemet ismernek, mint ahány hely a periódusos rendszerben van, azzal válaszolt, hogy [[Frederick Soddy]] eredményei szerint ezek közül sok nem önálló elem, hanem másokkal kémiailag azonos —– ezeket nevezte el később Soddy [[izotóp]]oknak. Bohr felismerte, hogy a radioaktív elemek rendszámának azonosnak kell lennie a velük kémiailag azonos, de nem radioaktív elemekével, és ebből felvázolta a később [[radioaktív eltolódási törvény]]nek nevezett összefüggést, aminek alapján később a radioaktív [[radioaktivitás|bomlási sorokat]] meghatározták. Rutherford a bizonyítékokat elégtelennek ítélve eleinte kételkedett Bohr elképzeléseiben, de határozottan a munka folytatására ösztönözte.

Gyorsan átlátta Rutherford frissen felállított [[Rutherford-féle atommodell|atommodelljének]] hiányosságait, és ezeket (még 1912-ben) a [[kvantummechanika]] frissen felismert szabályszerűségeit felhasználva küszöbölte ki; [[1913]]-ban publikált modellje a kor valamennyi ismeretének megfelelt. Elméletében az elektronok rögzített helyzetű (kvantált) pályákon keringenek az [[atommag]] körül, és az anyag kémiai tulajdonságait zömmel a külső pályákon levő elektronok határozzák meg. Ebben a modellben az elektronok fotont elnyelve egy alacsonyabb energiájú pályáról nagyobb energiájúra ugorhatnak, amivel az atom „gerjesztett állapotba” kerül. A gerjesztett atom nagy energiaszintű elektronja kisebb energiaszintű pályára ugorhat (ha azon van szabad hely), és ilyenkor a két energiaszint különbségének megfelelő energiájú [[foton]]t bocsát ki. A kísérleti bizonyítékokat azokban a színképelemzési eredményekben találta meg, amelyekre [[John William Nicholson]] saját, úgynevezett '''Szaturnusz-atommodell'''jét alapozta. A modell nagy erőssége volt, hogy kiválóan magyarázta a hidrogén színképvonalainak a [[Rydberg-formula]] alapján számítható sorozatait és ismert mennyiségekből (ezaz elektron töltéséből, tömegéből és a [[Planck-állandó]]ból) levezethetővé tette a tapasztalati úton meghatározott [[Rydberg-állandó]]t, döntő megerősítést azonban csak a [[Franck–Hertz-kísérlet]]től kapott.

A három részes dolgozat alaposnalaposan felforgatta az elmielemi részek fizikáját, amennyiben deklarálta, hogy:

Bohr gondolta ki a [[komplementaritás]] elvét, amely szerint a dolgok ellentétes tulajdonságait külön-külön lehet vizsgálni. Ezen elv alapján a fizikusok szerint a [[fény]] egyaránt [[hullám-részecske kettősség|hullám- és részecskefolyam]] – köznapi világunkban ez a két tulajdonság kizárja egymást. Bohr [[filozófia]]i értelmezést is adott erre a merészen eredeti elvre, és ezzel vitába került [[Albert Einstein]]nel, akiakinek a [[klasszikus fizika]] [[determinizmus]]a jobban tetszett Bohr új valószínűségi fizikájánál (pedig ahhoz [[Max Planck]] mellett maga Einstein is hozzájárult). Einstein és Bohr egész életükben jóindulatúan vitatták egymás igazát.

Nagyon nehezére esett leírnia mondanivalóját, amit a család sokáig úgy tusolttussolt el, hogy apja írta le a házi feladatokat. Bohr nem magában, hanem diktálás közben, roppant nehézkesen fogalmazta meg mondandóját. Ez a szokása felnőtt korában is megmaradt, csak mivel ekkor már nem volt kinek diktálnia, halkan maga elé sutyorogta a leírni tervezett szavakat. Még magánleveleihez is vázlatokat, illetve piszkozatokat készített, publikációit pedig sokadik fogalmazványokként adta le, majd újra és újra átírta nemcsak a korrektúrákat, de a betördelt, véglegesnek szánt változatokat is. Mindezen körülményességeket az magyarázza, hogy Bohr nagyon hajlamos volt a szorongásra – és ez a szorongás anyja, illetve fivére távollétében egyenesen bénítóvá erősödött.

A filozófia kérdései főleg az érettségi utáni években foglalkoztatták. Tépelődéseit apja egyik barátja, [[Harald Høffding]] terelte mederbe. Ő ismertette meg a nála tizenkét évvel fiatalabb Bohrt [[Søren Aabye Kierkegaard|Søren Kierkegaard]] munkásságával. Emellett híres volt arról, hogy mennyyiremennyire ragaszkodik a fizika tényszerűségének megőrzéséhez, mennyire elutasít minden, a közvetlen és kézzelfogható dolgokon túlmutató „okoskodást”. tanítványaTanítványa, [[Léon Rosenfeld]] szerint … világéletében kerülte azt a szót, hogy ''elv''… Jobban szeret olyan dolgokat mondani, hogy „álláspont”, vagy még inkább „gondolatmenet”, vagyishogyyvagyis hogy „okoskodás”… és épp így: ritkán említi a Természet törvényeit, sokkal szívesebben mond olyasmit, hogy „a jelenségben mutatkozó szabályosságok”.

Általános vélemény szerint Bohr olvasta a [[19. század]]i dán [[filozófus]]t, [[Søren Aabye Kierkegaard|Søren Kierkegaard]]-t. [[1909]]-ben Kierkegaard ''Stádiumok az élet útján'' c. könyvét küldte testvérének születésnapi ajándékul. A mellékelt levélben ezt írta: „Ez az egyetlen dolog, amit küldenem kell, de nem hiszem, hogy könnyű lenne bármi jobbat találnom. … Sőt úgy gondolom, ez az egyik legelragadóbb dolog, amit valaha is olvastam.” Bohr élvezte Kierkegaard nyelvezetét és irodalmi stílusát, de jelezte, hogy nem mindenben ért egyet eszméivel.<ref>[http://enlightenment.supersaturated.com/essays/text/bryanregister/bohr_compliementarity.html]</ref> Erre alapozva vitatott, vajon Bohr filozófiáját és tudományos nézeteit Kierkegaard befolyásolta-e. Annyi bizonyosnak tűnik, hogy szívesen gondolt az elkülönült elektronpályákra úgy, mint Kierkegaard „stádiumainak” analógiáira, amiket csak „a hit irracionális bakugrásai” kapcsolnak össze. Ehhez szorosan kapcsolódik az az állítása, hogy az elktronelektron sosincs „köztes” helyzetben: vagy az egyik pályán van, vagy a másikon.