BOHR, Niels Henrik David (Koppenhága, 1885. október 7. - Uo. 1962. november 18.) dán fizikus. A fizikai Nobel-díjat 1922-ben kapta "az atomok szerkezetének és az azokból eredő sugárzásoknak vizsgálatáért".
Édesapja 1886-tól a koppenhágai egyetem fiziológiai tanszékének professzora volt. Házában Dánia kulturális életének legjelesebb képviselői vendégeskedtek. Így Bohr és öccse, H. Bohr, a későbbi tekintélyes matematikus olyan társadalmi és tudományos környezetben nevelkedett, mely minden ösztönzést és segítséget megadott képességeik kibontakozásához.
Bohr mindig jól tanult, és a koppenhágai egyetemen fizikaprofesszora már akkor tanársegédjeként foglalkoztatta, amikor még csak másodéves hallgató volt. 1907-ben a koppenhágai tudományos akadémia aranyéremmel jutalmazta a diák egyik dolgozatát. 1910-ben a fémek elektronelméletéről szóló munkájával megszerezte a filozófiai doktori címet. Értekezésében kibővítette a J. J. THOMSON és H. A. LORENTZ által kidolgozott kutatási módszereket.
Eközben találkozott először
M. PLANCK kvantumhipotézisével. A doktorátus után néhány hónapot Cambridge-ben,
a J. J. THOMSON vezette Cavendish laboratóriumban töltött, majd Manchesterbe
utazott E. RUTHERFORD-hoz. Többszöri megszakítással csaknem négy esztendeig
tanulmányozta E. RUTHERFORD-nál az alfa- és béta-sugarak szóródását, és
részleteiben megismerkedett E. RUTHERFORD atommodelljével.
Az 1913-as év elején
Bohr Koppenhágában új elgondolást fejtett ki a hidrogénatom szerkezetéről.
Elképzelése a Rutherford-féle atommodell kvantumfeltételekkel módosított
változata volt. Rutherford közbenjárására a munka már 1913 áprilisában
megjelent a Philosophical Magazinban, Az atomok és molekulák szerkezetéről
címen. E dolgozat megjelenése a modern atomelmélet megszületését jelentette.
Bár E. RUTHERFORD egyetértően fogadta a Bohr-féle atommodellt, több neves atomfizikus határozottan elutasította azt. Az elmélet első diadalát Bohrnak a hidrogénszínképről adott értelmezése hozta meg, és végül A. Sommerfeld mélyenszántó munkássága, valamint J. FRANCK és G. HERTZ kísérleti tapasztalata tört utat Bohr gondolatainak. Bohr modellje lehetővé tette a több elektront tartalmazó atomok és a többatomos molekulák vonalas színképének kiszámítását is. Ugyanakkor egészen új megvilágításba helyezte a mágnesség elméletét. A Bohr-elméletnek, minden nagy és maradandó eredménye ellenére, voltak bizonyos hiányosságai, melyekre csak a következő évtized kutatásai derítettek fényt. Az 1924-1926-ban megalapított hullám- és kvantummechanika egységesebbnek és a színképek értelmezése terén valamivel sikeresebbnek bizonyult. Mindazonáltal M. PLANCK 1900-ban fogant felismerése után a Bohr-elmélet jelentette a második nagy lépést a modern kvantumelmélet kialakulása felé.
Bohr 1913-ban a koppenhágai
egyetem docense lett. Egy évvel később lektorként Manchesterbe került.
1916-ban immáron professzori címmel hívták meg Koppenhágába. 1921-ben Blegdasvejen
nyílt meg a Bohr számára alapított elméleti fizika intézet, melyet — a
második világháború közbeni megszakítás kivételével — élete végéig vezetett.
1922-ben felmentették az egyetemi előadások megtartásának kötelezettsége
alól, hogy erejét minél teljesebben szentelhesse kutatásainak. Előadásait
tanítványa, H. A. Kramers vette át, kinek utóda később W. HEISENBERG
lett.
Bohr tevékeny részt vállalt
a kvantumelmélet felépítésének további munkálataiban is. Tudománytörténeti
szempontból emlékezetesek az 1922 nyarán Göttingenben megtartott kollokviumai,
melyeken több, ma már világhírű elméleti fizikus először jutott el a kvantummechanika
lényegének felismeréséhez. Bohr tanítványainak, a "koppenhágai iskolához"
tartozó kutatóknak munkássága a kvantumelmélet mai formájának kialakításáért
tett erőfeszítések lényeges része, és nemcsak egyes konkrét fizikai problémák
megoldását szolgálta, hanem a kvantumelmélet egységes eszmerendszerré való
rendeződéséhez is hozzájárult. A kvantumelmélet "koppenhágai interpretációja"
a mai napig is a kvantumelmélet leghatásosabb értelmezése.
Bohr 1930-tól foglalkozott
az atommag fizikájával. 1933-ban J. A. Wheelerrel együtt maghasadási modellt
dolgozott ki. Az általuk javasolt folyadékcseppmodell igen gyümölcsözőnek
bizonyult.
Bohr, aki a második világháború alatt fivérével életre hívta az elűzött értelmiségieket segítő dán bizottságot, 1943 szeptemberében titokban értesült arról, hogy küszöbön áll letartóztatása. A dán ellenállási mozgalom segítségével egy csónakon Svédországba szökött, ahonnan kalandos és veszélyes repülőutazással menekült Angliába, majd az USA-ba. Hazájába csak a második világháború befejeztével tért vissza. Nagy tekintélyű tudósként, felelősséggel vállalta a közéleti szereplést. Szándékait példázza az a memorandum, amelyet 1950-ben az ENSZ-hez juttatott el, melyben kifejtette a "nyílt világról" szóló, minden állam békés együttműködését, a szabad utazást és a korlátlan ismeretcsere lehetőségét javasló elképzelését. Századunk egyik leghatásosabb gondolkodója 1917 óta tagja, éveken át elnöke volt a dán tudományos akadémiának, s tagja számtalan tudományos testületnek. A Magyar Tudományos Akadémia is tiszteletbeli tagjává választotta. Tudományos egyénisége rendkívülien hatott környezetére, és kutatócsoportja oly mesteri vezetőjének bizonyult, hogy általa Koppenhága hosszú időre "az atomfizika fővárosává" vált. Zseniális megérzéssel ragadta meg a fizikai kérdéseket; a belső felismerés szokatlan képességét bírta. Az elméleti fizika legjobbjai hosszabb-rövidebb időt töltöttek közelében, és tanítványainak vallják magukat.
Rutherford atommodelljével,
a mag körül bolygóként keringő elektron képével meg lehetett magyarázni
néhány fizikai jelenséget, de a modell a spektroszkópiai tapasztalatokat
illetően csődöt mondott. Ezenkívül összeegyeztethetetlen volt a Maxwell-Lorentz-féle
elektrodinamika törvényeivel is: a keringő elektronnak folytonosan energiát
kellene sugároznia, így rövid időn belül a magba zuhanna, vagyis az atom
összeomlana. Bohr feltételezte, hogy a Rutherford-modellben levő, a klasszikus
mechanika törvényei által megadott végtelen sokféle körpálya között vannak
olyan elektronpályák, amin az elektron nem sugároz. E pályákat bizonyos
feltételi egyenletek révén ki lehet választani. A feltételi egyenletek,
az úgynevezett kvantumfeltételek kifejezik azt, hogy a sugárzási tér energiájához
hasonlatosan, az atom mechanikai jellemzői is kvantáltak. Bohr első kvantumfeltétele
szerint az atom stacionárius állapotban van, ha keringő elektronjának forgási
impulzusa a Planck-állandó 2p
-ed részének egész számú többszöröse. Az ilyen kvantumpályán tehát az elektron
nem sugároz. Miként a kvantumfeltételnek megfelelően a forgási impulzus,
az elektron energiája is csak bizonyos, az egész számok egymás után következő
sorozatának megfelelő diszkrét értékeket vehet fel, és nem változhat folytonosan.
A második kvantumfeltétel
szerint az elektronok a sugárzásmentes pályák között hirtelen, ugrásszerű
átmeneteket, "kvantumugrásokat" végeznek. Az ugrás során a két pálya energiakülönbségének
megfelelő energiájú sugárzási kvantum, foton sugárzódik ki vagy nyelődik
el. Bohr modelljében tehát elfogadta a klasszikus mechanika törvényrendszerét,
de a klasszikus fizikai megoldások közül csak azokat a diszkrét eseteket
tekintette lehetségesnek, melyekre a kvantumfeltétel teljesül. Az alkalmazott
kvantumposztulátumok nem mondanak ellent a klasszikus mechanikának, csupán
további megszorításokat jelentenek a klasszikus törvények mellett. A Bohr-féle
atommodell alapján értelmezni lehetett azt a J. J. Balmer által 1885-ben
analogikus módszerrel felállított, spektroszkópiai tapasztalatokon nyugvó
formulát, mely a gázok vonalas színképében található diszkrét spektrumvonalak
elrendeződését írja le.
A Bohr-elmélet végleges
matematikai formáját A. Sommerfeld adta meg. A. Sommerfeld megfogalmazása
annyiban bizonyult jobbnak az eredetinél, hogy a zavartalan atom minden
egyes energiaszintjéhez több pályát rendelt, a körpálya mellett ellipszis
alakú pályákat is megengedve. Elektromos vagy mágneses tér zavaró hatására
a kezdetben egységes szint különböző pályái némileg eltérő energiájúakká
válnak, és — ennek megfelelően — a színképvonal "felhasad".
Bohr a modern fizikának
filozófiai szempontból is legtöbbet vitatott gondolkodója. Ő fogalmazta
meg a kvantummechanikának két ismeretelméleti vonatkozású alapelvét, a
korrespondenciaelvet és a komplementaritási elvet. Az 1916-ban kimondott
korrespondenciaelv, mely szerint a kvantummechanika-törvényeknek nagy kvantumszámok
esetében meg kell egyezniük a klasszikus fizika kijelentéseivel, közvetítő
szerepet játszik a két gondolatrendszer, a mikrofizika és a makrofizika
között. A komplementaritási elv, amit Bohr 1927 nyarán Comóban ismertetett,
lényegében a Heisenberg-féle határozatlansági relációnak ad zárt ismeretelméleti
formát. Az elv Bohr egyszerűsített megfogalmazásában : "A részecske és
a hullám, mint fogalmak, kiegészítik egymást, miközben ellentmondanak egymásnak:
a történés komplementer képei." A komplementaritási elv és a mérési folyamat
Bohr által kezdeményezett ismeretelméleti analízise a későbbiekben a kvantumelmélet
koppenhágai értelmezésének alapkövévé vált.