Odkrył coś, co zmieniło fizykę na zawsze. Historia Nielsa Bohra
Niels Bohr to znany duński fizyk oraz noblista. Dzięki badaniom struktury atomu w 1922 roku w ręce naukowca trafiła Nagroda Nobla. Jakie jeszcze dokonania i odkrycia przypisuje się Bohrowi? Kim była rodzina fizyka? Ilu synów miał Bohr? Jakie badania oraz prace naukowca uznaje się za najważniejsze w jego życiu? Oto życiorys i biografia Nielsa Bohra.
- Zanim Niels Bohr został noblistą…
- Rodzina i życie prywatne Nielsa Bohra
- Najważniejsze dokonania naukowe Nielsa Bohra
- Wyróżnienia Nielsa Bohra i śmierć fizyka
Zanim Niels Bohr został noblistą…
Niels Bohr urodził się 7 października 1885 roku w Kopenhadze. Był synem profesora fizjologii Christiana (mężczyzna wykładał na Uniwersytecie w Kopenhadze) i żydówki Ellen Adler, która pochodziła z zamożnej rodziny bankowców. Niels miał również młodszego brata Haralda, który został matematykiem oraz piłkarzem. Niels uczył się w Gammelholm Latin School, w której edukację rozpoczął, mając zaledwie siedem lat. W wieku 18 lat Niels rozpoczął studia licencjackie na tym samym uniwersytecie, gdzie wykładał jego ojciec. Największym konikiem Nielsa była fizyka, którą młodzieniec z zapałem studiował – choć Niels doskonale opanował również matematykę i astronomię.
Królewska Duńska Akademia Nauk i Literatury w 1905 roku zorganizowała konkurs – uczestnicy mieli zbadać pomiar napięcia powierzchniowego strumienia wody. Bohr postanowił wziąć udział w konkursie, a przygotowania do niego czynił w laboratorium taty na uniwersytecie. Do wykonania eksperymentu przygotował własne szkło, z którego następnie stworzył probówki. Niels Bohr wyszedł poza ramy konkursu i wprowadził ulepszenia, które całkiem zmieniły słynną teorię Lorda Rayleigha. Do badania Niels Bohr wziął pod uwagę lepkość wody i pracował ze skończonymi amplitudami – a nie tylko z nieskończenie małymi, jak robiono do tej pory. W ostatniej chwili wysłał esej sędziom konkursu. Był tak innowacyjny i odkrywczy, że młodemu fizykowi udało się zdobyć główną nagrodę – był nią złoty medal.
W kolejnych latach Bohr zdobył tytuł magistra – głównie dzięki swojej elektronowej teorii metali. Temat do opracowania wyznaczył mu promotor, którym był nie kto inny, a jego… własny ojciec. Bohr rozwinął później swoją pracę magisterską, tworząc z niej pracę doktorską – opierał się przy jej pisaniu na teorii Paula Drude i Hendrika Lorentza. Bohr rozszerzył model utworzony przez obu naukowców, jednak wciąż nie mógł wyjaśnić efektu Halla – zjawiska polegającego na różnicy potencjałów w przewodniku, w którym płynie prąd elektryczny, podczas gdy przewodnik znajduje się w poprzecznym polu magnetycznym (do prądu płynącego). Niels doszedł wobec tego do wniosku, że teoria elektronów nie może wyjaśnić w pełni magnetycznych właściwości metali. Teza Nielsa Bohra okazała się przełomowa, a fizykiem zainteresowały się kraje poza obszarem Skandynawii. Teoria Nielsa znana jest dziś jako Twierdzenie Bohra-Van Leeuwena.
Rodzina i życie prywatne Nielsa Bohra
Niels Bohr w 1910 roku poznał niejaką Margrethe Nørlund – siostrę matematyka Nielsa Erika Nørlunda. To właśnie dla niej Niels zdecydował się zrezygnować z bycia członkiem kościoła w Danii. Małżeństwo pomiędzy Nielsem a Margrethe zawarte zostało 1 sierpnia 1912 roku w ratuszu w Slagelse – była to ceremonia cywilna. Para doczekała się aż szóstki potomstwa. Niestety, najstarszy syn (Christian) zginął podczas wypadku łodzi w 1934 roku. Z kolei syn Harald zmarł w wieku zaledwie 10 lat w wyniku powikłań związanych z zapaleniem opon mózgowych. Pozostali synowie odnieśli duże sukcesy w różnych dziedzinach:
- Aage Bohr – został fizykiem podobnie jak ojciec. W ręce Aage’a tak samo, jak w ręce Nielsa, trafiła Nagroda Nobla za dokonania w dziedzinie fizyki.
- Erik Bohr – został doskonałym inżynierem chemii.
- Ernest Bohr – został uznanym prawnikiem i sportowcem olimpijskim.
- Hans Bohr – jako jedyny z rodzeństwa postanowił zostać lekarzem.
Najważniejsze dokonania naukowe Nielsa Bohra
Po uzyskaniu doktoratu w Kopenhadze w 1911 roku Niels Bohr postanowił podjąć się pracy w Manchesterze. Właśnie tam, pod czujnym okiem Ernesta Rutherforda, zajął się badaniem budowy atomu – oczywiście wspierając się teorią Rutherforda. Dwa lata później udało się Bohrowi opublikować pracę na ten temat. Opisał w niej własny model budowy atomu wodoru, który opierał się na dwóch głównych założeniach – momencie pędu elektronu i różnicy energii elektronu na sąsiednich orbitach, która równa była iloczynowi stałej Plancka i częstotliwości fali promieniowania.
Według Nielsa Bohra dalsze orbity zawierały większą ilość elektronów niż te bliższe. Miało to wytłumaczyć chemiczne własności wszystkich pierwiastków. Niels Bohr zauważył również, że dzięki emisji bądź pochłanianiu fotonów elektron może poruszać się między orbitami. Teoria Bohra stworzyła podwaliny dla mechaniki kwantowej. Zresztą do dziś mówi się, że Niels był popularyzatorem najbardziej „egzotycznych” teorii mechaniki kwantowej (np. zasady nieoznaczoności i dualizmu korpuskularno-falowego).
Wyróżnienia Nielsa Bohra i śmierć fizyka
Za swoje osiągnięcia w fizyce Niels Bohr został wielokrotnie wyróżniony. Fizyk otrzymał wobec tego mnóstwo orderów, odznak i medali. Oto najważniejsze wyróżnienia Nielsa Bohra:
- Order Słonia – najstarsze odznaczenie jednoklasowe Królestwa Danii.
- Order Świętego Skarbu 2 Klasy
- Komandor 1 Klasy Orderu Danebroga
- Złoty Medal Zasługi
- Kawaler 1 Klasy Orderu Świętego Olafa
- Odznaka Honorowa Orderu Danebroga
- Oficer Orderu Legii Honorowej
Warto dodać, że w 1922 roku Niels Bohr otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Dzięki zbadaniu struktury atomów oraz ich promieniowania noblista stał się słynny na cały świat – podobnie jak Edwin Hubble, choć naukowcy dokonali zupełnie różnych odkryć w swoich dziedzinach. Niels Bohr zmarł 18 listopada 1962 roku. Na jego cześć pierwiastek chemiczny 107 nazwano „bohrem”.
Źródła:
- Abraham Pais: Czas Nielsa Bohra, Wydawnictwo Prószyński i S-ka, Warszawa 2006
- Richard Rhodes: Jak powstała bomba atomowa, Prószyński i S-ka, Warszawa 2000