Niels Bohr

Niels Bohrs far var den fremragende fysiolog Christian Bohr og hans mor, Ellen, født Adler, kom fra en velstående jødisk familie; hans morfar var David Adler og hans moster Hanna Adler.

I hans fars familie var der en lang akademisk tradition. Hans oldefars bror var medlem af det norske og det svenske videnskabsakademi. Bohrs farfar var teolog og rektor for det von Westenske Institut, der var en lærd skole i København.

Bohr blev født i det fornemme Adlerske hjem, Ved Stranden 14 i København, og voksede op i en harmonisk og inspirerende familiekreds. Han havde en storesøster, Jenny (1883-1933), og en yngre bror, Harald Bohr, som blev en berømt matematiker.

Bohr gik i Gammelholms Latin- og Realskole fra første underskoleklasse til sin studentereksamen i 1903. Med udmærkelse til studentereksamen blev han derefter optaget på Københavns Universitet, hvor han valgte fysik som hovedfag og astronomi, kemi og matematik som bifag. I de første studenterår spillede Bohr fodbold i Akademisk Boldklub som målmand.

I 1907 modtog Bohr Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs guldmedalje for en prisopgave om væskestrålers svingninger. I 1911 erhvervede han doktorgraden (dr.phil.) for en afhandling med titlen Studier over Metallernes Elektronteori.

Senere i 1911 rejste Bohr til Cambridge for at fortsætte sine studier hos den kendte engelske fysiker J.J. Thomson. I perioden marts-juli 1912 var Bohr i Manchester hos Ernest Rutherford, den fysiker, der skulle blive hans forbillede som videnskabsmand og som menneske.

Tidspunktet for Bohrs ankomst til Manchester var det gunstigst mulige. I 1911 havde Rutherford offentliggjort en ny atommodel, der beskrev atomet som en lille tung kerne i centrum, omkredset af lette elektroner. Efter den tids fysiske teorier ville Rutherfords atommodel imidlertid være ustabil, idet elektronerne ville falde ind mod kernen.

Det var Niels Bohrs store fortjeneste at forene nye begreber fra Max Plancks kvanteteori fra år 1900 med Rutherfords atommodel, og han påviste, at Rutherfords atom dermed ville blive stabilt. Bohrs første, men ufuldstændige arbejde i denne retning foregik allerede under hans korte ophold i Manchester, hvorefter han vendte tilbage til Danmark for — i august 1912, i Slagelse — at indgå ægteskab med Margrethe Nørlund (1890-1984).

Margrethe og Niels fik seks sønner, hvoraf fire blev fremstående medlemmer af det danske samfund, heriblandt Aage Bohr, der også blev fysiker og nobelprismodtager. Den ældste søn omkom som 18-årig ved en tragisk drukneulykke, og den yngste døde som barn.

I april 1913 fuldendte Niels Bohr i tre artikler til Philosophical Magazine sit livs vigtigste videnskabelige arbejde, som gjorde ham verdensberømt. Her redegjorde han for sin teori om det enkleste atom, brintatomet. Teorien bygger på den hypotese, at kun visse udvalgte elektronbaner forekommer i naturen, modsat den tids antagelse, at elektronbanerne udgør en kontinuert mængde. I 1913 var det en yderst kontroversiel påstand, at kun adskilte "kvantebaner" kunne eksistere i atomet.

Selvom Bohrs antagelse var i konflikt med den kendte fysik, måtte den være rigtig, eftersom den førte til vellykkede kvantitative forudsigelser, som billedet med kontinuerte baner ikke kunne lede til. Ydermere lykkedes det ham at knytte en formel forbindelse mellem kvanteteorien og den klassiske fysik, som han kaldte korrespondensprincippet. Korrespondensprincippet gjorde han til et formelt redskab, som han mestrede med stor snilde og succes til forudsigelse af grundstoffernes spektrale opførsel.

Bohrs succes førte til en hurtig akademisk karriere: docent i København (1913), lektor i Manchester (1914) og sluttelig professor i København (1916) med kontor på Polyteknisk Læreanstalt, eftersom universitetet dengang ikke rådede over et institut eller et laboratorium for fysik.

Det blev Bohr selv, der i 1917 tog initiativet til at skabe et sådant institut. Han overvågede tæt byggeriet og dets senere udvidelser, ligesom han søgte og fik støtte til instituttets arbejde fra fonde, først i Danmark, senere også i USA. Indvielsen af Universitetets Institut for Teoretisk Fysik på Blegdamsvej i København fandt sted i 1921.

Bohr blev instituttets første bestyrer og den, som naturligt nok var leder af såvel de teoretiske som de eksperimentelle undersøgelser. Ved indvielsen udtalte Bohr, at instituttet skulle varetage den opgave "at føre et stadig forøget antal unge mennesker ind i videnskabens resultater og metoder" — og ikke kun danske, men yngre forskere fra alle egne af verden.

Det var, hvad der faktisk kom til at ske i dramatisk målestok. Mellem 1921 og 1961 tilbragte 444 fysikere fra 35 lande mindst en måned ved instituttet i København. Bohr var en af sin tids mest inspirerende læremestre og altid oplagt til at tale med gæsterne om deres arbejde. Nogle af de yngre forskere blev siden berømte fysikere, blandt dem Paul A.M. Dirac, Werner Heisenberg — der skrev sin artikel om ubestemthedsrelationerne på Bohrs institut — og Wolfgang Pauli.

Bohr tog endvidere initiativ til at afholde tilbagevendende møder i København, som samlede førende fysikere fra hele verden. Disse møder, der begyndte i 1929, gjorde instituttets auditorium A til stedet for denne periodes mest inspirerende diskussioner om fysik.

I 1965 blev instituttet omdøbt til Niels Bohr Institutet.

Som nævnt var forudsætningerne for Bohrs tidlige arbejder ikke logisk sammenhængende. Det var en omstændighed, Bohr selv var ganske klar over. Løsningen kom med opdagelsen af kvantemekanikken, som opløste alle de paradokser fysikerne havde kæmpet med de foregående år.

Den revolutionerende udvikling skete i to trin. I første trin (1925-1926) blev der opfundet nye ligninger (matrixligninger og bølgeligninger, se differentialligning), som på en logisk sammenhængende måde førte til de samme resultater, som Bohr og andre havde opnået tidligere.

Andet trin blev indledt med en artikel af Bohr fra 1927, som i simple vendinger stillede spørgsmålet: De nye ligninger er øjensynligt rigtige, men hvad betyder de?

I 1931 flyttede familien Bohr ind i Carlsberg Bryggeriernes æresbolig.

Den nazistiske magtovertagelse i 1933 fik mange til at flygte fra Tyskland. Bohr var medlem af bestyrelsen for den danske komité for hjælp til intellektuelle flygtninge og gjorde et stort stykke arbejde med at skaffe fondsmidler, der muliggjorde flere gæsteophold ved instituttet.

Blandt dem, der kom, var ungareren Georg de Hevesy, der i 1935 som den første anvendte radioaktive isotoper i biologien. Hevesy grundlagde derved en ny videnskab: nuklearmedicinen. Samme år opnåede Bohr fondsstøtte til at bygge partikelacceleratorer, der kunne anvendes i fysikken og biologien; i 1938 blev en højspændingsmaskine taget i brug på instituttet, og denne accelerator blev snart fulgt af en af Europas først opførte cyklotroner.

Inden da, i årene 1936-1937, havde Bohr ydet et vigtigt bidrag til teorien om atomkernen ved studiet af de fænomener, der optræder, når atomkerner beskydes med neutroner. Bohr udarbejdede en model for sådanne fænomener med udgangspunkt i billedet af en væskedråbe, som vibrerer, når den forstyrres (se compoundkerne). Denne teori skulle vise sig at kunne forklare mange af de fænomener, der senere blev studeret i bombelaboratoriet i Los Alamos (se Manhattanprojektet).

I begyndelsen af 1939 blev det rapporteret fra Berlin, at beskydning af urankerner med neutroner fremkaldte en voldsom spaltningsproces i urankernerne. På få uger blev der udarbejdet en teori for denne proces af Lise Meitner i Stokholm og hendes nevø, Otto Robert Frisch, der på det tidspunkt arbejdede på Bohrs institut. Teorien var baseret på Bohrs væskedråbemodel. Begrebet fission blev foreslået af en af Hevesys medarbejdere i analogi med delingen af en biologisk celle. Bohr bragte personligt nyheden til USA, hvor han også gjorde den grundlæggende opdagelse, at fission forårsaget af langsomme neutroner i uran kun kunne finde sted i den sjældne isotop uran-235.

Efter tyskernes besættelse af Danmark i 1940 fortsatte Bohr som instituttets leder, på trods af at han modtog tilbud om stillinger i USA. I september 1941 fik Bohr besøg af sin tidligere meget nære ven, den tyske kollega Werner Heisenberg. Det er usikkert, hvad de to præcist talte om under deres møde, men det blev klart for Bohr, at Heisenberg var involveret i et tysk atomenergiprojekt, der potentielt kunne bruges militært. Det gjorde forståeligt nok Bohr meget oprevet; deres venskab blev aldrig det samme igen.

To år senere, i september 1943, måtte Bohr-familien flygte til Sverige sammen med de andre danske jøder, da samarbejdspolitikken brød sammen. Bohr rejste dog hurtigt videre til England og derfra til USA, hvor han blev involveret i Manhattanprojektet.

Niels Bohr fik tildelt mange æresbevisninger i sit liv. Foruden Nobelprisen i fysik i 1922 og Atoms for Peace-prisen i 1957, modtog han flere ordener, hvoraf den fornemste var Elefantordenen (1947), ligesom han fik ca. 30 æresdoktorgrader tildelt.

Bohr påtog sig samvittighedsfuldt de samfundsmæssige forpligtelser, der fulgte med hans fremtrædende position. Fra 1939 og til sin død var han præsident for Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab, som han havde været medlem af siden 1917. I samme periode var han formand for Selskabet for Naturlærens Udbredelse. Ind imellem beklædte han også formandskabet for Fysisk Forening, ligesom han var formand for Den Danske Atomenergikommission, præsident for Landsforeningen til Kræftens Bekæmpelse, formand for bestyrelsen for NORDITA (Nordisk Institut for Teoretisk Atomfysik) og primus motor i etableringen af Atomenergikommissionens Forsøgsanlæg Risø (nu Forskningscenter Risø).

Som nævnt ovenfor er kvantemekanikken en konsekvens af Max Plancks virkningskvantum. Virkningskvantets endelige størrelse foreskriver, ifølge Bohr, vilkår for observation, der ikke findes i klassisk fysik. Der vil således altid være en principielt ukontrollerbar vekselvirkning mellem måleapparaturet og det atomare objekt.

Bohr pointerede, at ordet fænomen derfor "udelukkende (bør) anvendes til iagttagelser, der er vundet under angivne omstændigheder omfattende en redegørelse for hele forsøgsanordningen". Sådanne kvantefænomener er irreversible og kan ikke deles op i mindre processer.

Kvantemekanikken bygger på forsøg, hvor de atomare objekter udviser partikelkarakter, og forsøg, hvor de udviser bølgekarakter (se bølge-partikel-dualitet). De to typer af beskrivelser så Bohr som komplementære: De udelukker gensidigt hinanden, samtidig med at de supplerer hinanden. Begge er nødvendige for forståelsen af den kvantemekaniske formalisme.

Bohrs karakteristik af sit store videnskabelige forbillede Rutherford kan meget passende bruges om ham selv: "I sit liv modtog han alle tænkelige æresbevisninger, som en videnskabsmand kan modtage, og dog forblev han et ligefremt og enkelt menneske i alle sine livsytringer... Han skabte en stemning af hengivenhed overalt, hvor han virkede."

Derfor er titlen "Det beskedne geni" også velvalgt til den biografi om Niels Bohr, der udkom i 2022 på forlaget Lindhardt og Ringhof, skrevet af Charlotte Koldbye.

Bohr døde i 1962 af et hjertetilfælde. Hans urne er anbragt i familiegravstedet på Assistens Kirkegård i København.

Bohrs samlede værker (Niels Bohr Collected Works, 13 bind) er udgivet på forlaget Elsevier i Amsterdam; hans videnskabelige korrespondance m.m. opbevares på Niels Bohr Arkivet i København.

• fysik
• atomfysik
• kernefysik
• kvantemekanik
• komplementaritet

• Nobelkomiteens begrundelse
• Niels Bohr Institutet