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Biographie

Niels Bohrs Vater war Christian Bohr und seine Mutter Ellen Adler. Christian Bohr wurde 1880 an der Universität Kopenhagen in Physiologie promoviert und 1881 wurde er Privatdozent an der Universität. Ende desselben Jahres heiratete er Ellen, die Tochter von David Adler, einem jüdischen Politiker mit hohem Ansehen im dänischen politischen und wirtschaftlichen Leben. Christian und Ellen hatten drei Kinder. Das älteste war Jenny, die 1883 in der Villa geboren wurde, die David Adler gegenüber von Schloss Christiansborg besessen hatte, wo das dänische Parlament saß. Ellens Mutter hatte weiterhin in diesem Haus gelebt, nachdem ihr Mann David Adler 1878 gestorben war, und Ellen war zurück in das Haus ihrer Mutter gegangen, um ihr Kind zu bekommen. Zwei Jahre später wurde Niels am 25. Geburtstag seiner Mutter in demselben Herrenhaus geboren, und wieder war Ellen zur Geburt ihres Kindes in das Haus ihrer Mutter zurückgekehrt. Das dritte Kind der Familie, das später ein berühmter Mathematiker wurde, war Harald Bohr, der zwei Jahre jünger als Niels war.
Als Niels nur wenige Monate alt war, wurde sein Vater Christian als Dozent berufen, um eine Stelle zu besetzen, die durch den Tod von Peter Panum, dem Professor für Physiologie an der Universität Kopenhagen, frei geworden war, und kurze Zeit später zog die Familie in das Professorenhaus der Panums in Kopenhagen.
Kennedy schreibt :-

Niels, Harald und ihre ältere Schwester Jenny wuchsen in einem kultivierten und anregenden Zuhause auf. Von frühester Kindheit an waren sie einer Welt von Ideen und Diskussionen ausgesetzt, von gegensätzlichen Ansichten, die rational und gutmütig untersucht wurden, und sie entwickelten einen Respekt für alle, die nach tieferem Wissen und Verständnis streben.

Im Oktober 1891 trat Niels in die Grammelholms Schule ein. Er besuchte diese Schule, wie auch sein Bruder Harald, für seine gesamte weiterführende Ausbildung und machte 1903 sein Studentenexamen. Er war gut in der Schule, ohne jemals brillant zu sein, und wurde normalerweise Dritter oder Vierter in einer Klasse von etwa 20 Schülern. Wenn er sich in einem Fach wirklich auszeichnete, war es, vielleicht überraschend, der Sportunterricht. Er war ein hervorragender Fußballspieler, jedoch nicht so gut wie sein Bruder Harald, der eine Silbermedaille im Fußball für Dänemark gewann. Niels machte einige gute Freunde während seiner Schulzeit, aber sein bester Freund war zeitlebens sein Bruder Harald.
Während seiner letzten beiden Schuljahre spezialisierte sich Niels auf Mathematik und Physik. Es spricht einiges dafür, dass er bald merkte, dass der Mathematiklehrer das Thema nicht so gut beherrschte, wie er es hätte tun sollen, und dass er etwas Angst vor seinem Ausnahmeschüler Bohr bekam. Auch in der Physik studierte Bohr Texte vor der Klasse und fand Fehler in ihnen. Es war sein Vater, mehr als seine Schullehrer, die ihn in seinem Studium der Mathematik und Physik inspiriert. Er schrieb 1922:-

Mein Interesse am Studium der Physik wurde geweckt, während ich noch in der Schule war, größtenteils dank des Einflusses meines Vaters.

Bohr studierte an der Universität von Kopenhagen, die er 1903 betrat. Er studierte Physik als Hauptfach, belegte aber Mathematik, Astronomie und Chemie als Nebenfächer. Er wurde in Physik von Christian Christiansen und in Philosophie von Harald Hoffding unterrichtet. Beide kannte er seit vielen Jahren, da sie mit seinem Vater eng befreundet waren und sich im Rahmen eines regelmäßigen Gesprächskreises trafen, an dem auch die beiden Brüder Niels und Harald Bohr teilnahmen, sobald sie alt genug waren, um mitzuarbeiten. Bohr wurde an der Universität von Thorvald Thiele in Mathematik unterrichtet.
An der Universität konnte Bohr keine physikalischen Experimente durchführen, da es kein Physiklabor gab. Allerdings hatte sein Vater ein physiologisches Labor und seine erste Arbeit beschreibt experimentelle Arbeiten in der Physik, die er in diesem Labor durchführte. Er diktierte die Arbeit seinem Bruder Harald. Ein Studienkollege schrieb über Niels und Harald:-

Die beiden sind unzertrennlich. Ich habe noch nie Menschen gekannt, die sich so nahe standen wie sie.

Dieses Papier ist das einzige, das Bohr schrieb und in dem er Experimente beschrieb, die er durchgeführt hatte. Mit ihr gewann er 1906 die Goldmedaille der Königlich Dänischen Akademie der Wissenschaften für seine Analyse der Schwingungen von Wasserstrahlen als Mittel zur Bestimmung der Oberflächenspannung. Er erhielt seinen Master-Abschluss an der Universität Kopenhagen im Jahr 1909 und seinen Doktortitel im Mai 1911 für eine Arbeit mit dem Titel Studien über die Elektronentheorie der Metalle. Es war eine Arbeit, die auf der klassischen Physik basierte und als solche zwangsläufig bestimmte Effekte nicht erklären konnte. Bohr schrieb in dieser Arbeit:-

Es scheint beim gegenwärtigen Stand der Entwicklung der Elektronentheorie nicht möglich zu sein, die magnetischen Eigenschaften von Körpern aus dieser Theorie zu erklären.

Bohr widmete seine Dissertation dem Andenken seines Vaters, der wenige Monate zuvor im Februar 1911 an einem Herzinfarkt gestorben war. Zu dieser Zeit war Bohr mit Margrethe Norlund verlobt. Das Paar heiratete am 1. August 1912, und Richard Courant, der nach Bohrs Tod sprach, sagte über ihre Ehe:

Einige Leute haben über die glücklichen Umstände spekuliert, die zusammenkamen, um Niels so erfolgreich zu machen. Ich denke, die Zutaten seines Lebens waren keineswegs zufällig, sondern tief in der Struktur seiner Persönlichkeit verankert … Es war nicht Glück, sondern tiefe Einsicht, die ihn dazu brachte, in jungen Jahren seine Frau zu finden, die, wie wir alle wissen, eine so entscheidende Rolle dabei spielte, seine ganze wissenschaftliche und persönliche Aktivität möglich und harmonisch zu machen.

Bohr bewarb sich im Mai 1911 bei der Carlsberg-Stiftung um ein Reisestipendium und ging nach der Zusage im September 1911 nach England, um bei Sir J. J. Thomson in Cambridge zu studieren. Er hatte vor, seine gesamte Studienzeit in Cambridge zu verbringen, aber er verstand sich nicht gut mit Thomson, so dass Bohr nach einem Treffen mit Ernest Rutherford in Cambridge im Dezember 1911 im März 1912 an die Victoria University, Manchester (heute University of Manchester) wechselte. Das Timing war sehr zufällig, denn kurz bevor Bohr und Rutherford sich trafen, hatte Rutherford eine wichtige Arbeit veröffentlicht, die zeigte, dass sich der Großteil der Masse eines Atoms im Kern befindet.
In Manchester arbeitete Bohr mit Rutherfords Gruppe an der Struktur des Atoms. Rutherford wurde für Bohrs persönliche und wissenschaftliche Qualitäten zum Vorbild. Unter Verwendung von Quantenideen, die auf Planck und Einstein zurückgehen, vermutete Bohr, dass ein Atom nur in einer diskreten Menge von stabilen Energiezuständen existieren kann. Es gibt heute bemerkenswerte Belege für Bohrs wissenschaftlichen Fortschritt, da er häufig mit seinem Bruder Harald korrespondierte. Er schrieb an Harald am 12. Juni 1912:-

Du kannst dir vorstellen, dass es schön ist, hier zu sein, wo es so viele Leute gibt, mit denen man reden kann … und das mit denen, die am meisten über diese Dinge wissen; und Professor Rutherford nimmt ein so lebhaftes Interesse an allem, von dem er glaubt, dass es etwas in sich hat. In den letzten Jahren hat er eine Theorie über die Struktur der Atome ausgearbeitet, die um einiges fundierter zu sein scheint als alles, was bisher existierte.

Eine Woche nach dem Schreiben dieses Briefes, am 19. Juni, meldete Bohr Harald Fortschritte:-

Vielleicht habe ich ein wenig über die Struktur der Atome herausgefunden. Sprechen Sie mit niemandem darüber, denn sonst könnte ich Ihnen nicht so bald darüber schreiben. … Du verstehst, dass ich mich noch irren kann; denn es ist noch nicht ganz ausgearbeitet (aber ich glaube nicht, dass es falsch ist). … Glauben Sie mir, ich bin eifrig bemüht, es schnell zu beenden, und um das zu tun, habe ich mir ein paar Tage vom Laboratorium freigenommen (auch das ist ein Geheimnis).

Am 13. Juli schrieb er:-

Die Dinge laufen ziemlich gut, denn ich glaube, ich habe ein paar Dinge herausgefunden; aber, um sicher zu sein, ich war nicht so schnell, sie auszuarbeiten, wie ich dummerweise dachte. Ich hoffe, ein kleines Papier fertig zu haben und es Rutherford zu zeigen, bevor ich abreise, und ich bin deshalb so beschäftigt, so beschäftigt.

Obwohl Rutherford und Bohr völlig unterschiedliche Persönlichkeiten waren, teilten sie eine enorme Begeisterung für die Physik und mochten sich auch persönlich. Allerdings war die Beziehung nie ganz die von engen Freunden, da Bohr Rutherford immer als seinen Lehrer sah. Sie korrespondierten von ihrer ersten Begegnung im Jahr 1911 bis 1937, dem Todesjahr Rutherfords.
Am 24. Juli 1912, als seine Arbeit noch nicht abgeschlossen war, verließ Bohr Rutherfords Gruppe in Manchester und kehrte nach Kopenhagen zurück, um seine neue Atomtheorie weiterzuentwickeln, die er 1913 abschloss. Im selben Jahr veröffentlichte er drei Arbeiten von grundlegender Bedeutung für die Theorie der Atomstruktur. Das erste Papier war über das Wasserstoffatom, die nächsten beiden über die Struktur der Atome, die schwerer als Wasserstoff sind. In diesen Arbeiten legte Bohr :-

… seinen verblüffenden Versuch dar, Aspekte der klassischen Physik mit dem Konzept des Planckschen Wirkungsquantums zu verbinden. … Die drei berühmten Arbeiten … bildeten die Grundlage für Bohrs frühen Ruf. Seine Arbeit, obwohl nicht sofort von allen akzeptiert, faszinierte seine Zeitgenossen und machte sie auf die Notwendigkeit einer neuen Art der Beschreibung von Ereignissen auf atomarer Ebene aufmerksam. Das Bohr-Atom, obwohl wissenschaftlich überholt, bleibt bis heute in den Köpfen vieler Menschen als anschauliches Bild für das Aussehen von Atomen und als Symbol der Physik bestehen.

Im Juli 1913 wurde Bohr als Dozent nach Kopenhagen berufen. Es war jedoch keine Situation, die ihm gefiel, da er den Stil der mathematischen Physik, den er entwickelte, nicht verfolgen konnte. Am 10. März 1914 schrieb er an das Erziehungsdepartement:

Der Unterzeichnete erlaubt sich, das Departement zu ersuchen, die Einrichtung einer Professur für theoretische Physik an der Universität herbeizuführen und mich darüber hinaus möglicherweise mit dieser Stelle zu betrauen.

Es war ein kühner Schritt, aber Bohrs bereits hohes Ansehen bedeutete, dass er ernst genommen werden würde. Die Fakultät der Universität empfahl ihn für einen Lehrstuhl für theoretische Physik, aber das Bildungsministerium entschied, die Bestätigung der Stelle zu verzögern. Natürlich waren die Zeiten 1914 unsicher und Bohr erkannte, dass keine schnelle Entscheidung zu erwarten war. Er war daher erfreut, ein Angebot von Rutherford zu akzeptieren, um seine Manchester-Gruppe als Schuster Reader. Er rechnete damit, für ein Jahr in Manchester zu sein, in der Erwartung, dass sein Lehrstuhl für theoretische Physik in Kopenhagen bis dahin bestätigt sein würde. Der Ausbruch des Ersten Weltkriegs, während er in Tirol Urlaub machte, bevor er nach Manchester reiste, machte seine Reise extrem schwierig, aber er und seine Frau kamen im Oktober 1914 in Manchester an, nachdem sie auf ihrem Weg durch schwere Stürme um den Norden Schottlands gesegelt waren.

Bohr war länger in Manchester, als er erwartet hatte, da sein Lehrstuhl nicht vor April 1916 bestätigt wurde. Es war jedoch eine sehr produktive und glückliche Zeit. Pais schreibt in :-

Im Frühsommer 1916 kehrten die Bohrs nach Dänemark zurück. Vier Jahre zuvor hatte Bohr Manchester voller aufregender, aber unverdauter Ideen über das Atom verlassen. Nun reiste er als Meister auf diesem Gebiet ab, als Professor in Kopenhagen, mit seiner Frau, die ihr erstes Kind erwartete, an seiner Seite.

Im Jahr 1917 wurde Bohr in die Königlich Dänische Akademie der Wissenschaften gewählt und er begann, ein Institut für Theoretische Physik in Kopenhagen zu planen. Dieses wurde für ihn gegründet, und ab seiner Eröffnung 1921 wurde er dessen Direktor, eine Position, die er für den Rest seines Lebens innehatte :-

Dieses Institut wurde bald zu einem Mekka für theoretische Physiker aus der ganzen Welt und nach 1933 zu einem Zufluchtsort für eine ganze Reihe von Wissenschaftlern, die aus Hitlerdeutschland geflohen waren. Ihr gesellschaftliches Zentrum war das Herrenhaus „Gamle Carlsberg“, das der Gründer der bekannten Brauerei der Nation geschenkt und Niels Bohr 1932 zur Verfügung gestellt hatte. Hier versammelten sich unter der mütterlichen Fürsorge von Bohrs schöner Frau Margrethe … Studenten und Gelehrte aller Nationen, um zu essen und zu reden und Musik zu hören, und oft auch, um Bohr buchstäblich zu Füßen zu sitzen und zu versuchen, seine herausfordernden Bemerkungen, subtilen Kommentare und sanften Scherze, die er mit seiner weichen dänischen Stimme sprach, aufzufangen.

Bohr ist am besten bekannt für die oben erwähnten Untersuchungen der Atomstruktur und auch für Arbeiten über Strahlung, für die er 1922 den Nobelpreis für Physik erhielt. Er hielt einen Vortrag über die Arbeiten, für die er den Preis am 11. Dezember 1922 in Stockholm erhielt. Er sprach über die atomare Stabilität und elektrodynamische Theorie geben einen Bericht über die Ursprünge der Quantentheorie, die Wasserstoff-Spektrum, erklärt die Beziehungen zwischen den Elementen. Seine Erklärung umfasste die Absorption und Anregung von Spektrallinien und das Korrespondenzprinzip, das er in drei Arbeiten zur Quantentheorie der Spektren zwischen 1918 und 1922 dargelegt hatte.
Im Jahre 1923 fasste Bohr die Ideen zusammen:-

Ungeachtet der grundlegenden Abweichung von den Ideen der klassischen Theorien der Mechanik und Elektrodynamik, die in diesen Postulaten enthalten sind, ist es möglich gewesen, eine Verbindung zwischen der vom Atom ausgesandten Strahlung und der Bewegung der Teilchen zu finden, die eine weitreichende Analogie zu derjenigen aufweist, die von den klassischen Ideen über den Ursprung der Strahlung behauptet wird.

Man kann sagen, dass die Quantenmechanik 1925 angekommen ist und zwei Jahre später erklärte Heisenberg seine Unschärferelation. Bei einem Treffen in Como in Norditalien im September 1927 stellte Bohr sein Prinzip der Komplementarität vor, das eine physikalische Interpretation von Heisenbergs Unschärferelationen lieferte. Er schlug die Komplementarität von Wahrnehmungen und Bildern, Teilchen-Welle, konjugierte Variablen, Quantenentwicklung – klassische Messungen usw. als eine grundlegend neue Interpretation der Grundlagen der Quantentheorie vor. Bohrs Ideen zur Komplementarität werden in .
Bohr dachte, dass seine Idee der Komplementarität auch in anderen Bereichen als der Quantenphysik eine wichtige Rolle spielen könnte, und er arbeitete den Rest seines Lebens an diesen Ideen. Er erwog Anwendungen in der Biologie, Psychologie und Erkenntnistheorie. Es wurde vorgeschlagen, dass die Idee der Komplementarität von außerhalb der Physik kam, einige argumentieren, dass die Wurzeln der Idee aus den Diskussionen mit seinem Vater, Christiansen und dem Philosophen Hoffding kamen, als er noch in der Schule war. Andere, wie Pais in, geben überzeugende Argumente, um zu zeigen, dass Bohr nicht wissentlich von Hoffdings Philosophie beeinflusst wurde.
Es war Bohrs Ansicht der Quantentheorie, die sich schließlich durchsetzen sollte. Einstein äußerte ernsthafte Zweifel an Bohrs Interpretation und Bohr, Einstein und Ehrenfest verbrachten viele Stunden in tiefer Diskussion, aber Bohrs Ansicht setzte sich durch. Bohr drückte diese Ansicht folgendermaßen aus:-

Die unter verschiedenen experimentellen Bedingungen gewonnenen Beweise können nicht in einem einzigen Bild erfasst werden, sondern müssen als komplementär in dem Sinne betrachtet werden, dass nur die Gesamtheit der Phänomene die möglichen Informationen über die Objekte erschöpft.

H B G Casimir beschrieb, wie es war, mit Bohr in seinem Institut zu arbeiten:-

Selbst Bohr, der sich intensiver konzentrierte und mehr Durchhaltevermögen hatte als jeder von uns, suchte Entspannung in Kreuzworträtseln, im Sport und in launigen Diskussionen.

Bohrs weitere wichtige Beiträge neben der Quantentheorie sind seine theoretische Beschreibung des Periodensystems der Elemente um 1920, seine Theorie des Atomkerns als zusammengesetzte Struktur 1936 und sein Verständnis der Uranspaltung in Form des Isotops 235 1939.
Im Jahr 1937 unternahmen Bohr, seine Frau und ihr Sohn Hans eine Weltreise. Sie reisten in die USA, nach Japan, China und in die UdSSR. Im selben Jahr nahm er an Rutherfords Beerdigung in der Westminster Abbey in London teil und hielt eine bewegende Rede:

Als ich das Privileg hatte, unter seiner persönlichen Inspiration zu arbeiten, war er bereits ein Physiker von größtem Ansehen, aber dennoch war er damals und blieb immer offen dafür, zu hören, was ein junger Mann auf dem Herzen hatte. … Der Gedanke an ihn wird uns immer eine unschätzbare Quelle der Ermutigung und Stärke sein.

Bohr, obwohl er in der christlichen Kirche getauft worden war, hatte mütterlicherseits jüdische Wurzeln, und so wurde sein Leben, als die Nazis 1940 Dänemark besetzten, äußerst schwierig. Er musste 1943 fliehen, indem er mit einem Fischerboot nach Schweden gebracht wurde. Von dort wurde er nach England geflogen, wo er begann, an dem Projekt zur Herstellung einer Kernspaltungsbombe zu arbeiten. Nach ein paar Monaten ging er mit dem britischen Forschungsteam nach Los Alamos in den Vereinigten Staaten, wo sie die Arbeit an dem Projekt fortsetzten.
Doch Bohr war zutiefst besorgt über die Kontrolle von Atomwaffen und ab 1944 versuchte er Churchill und Roosevelt von der Notwendigkeit einer internationalen Zusammenarbeit zu überzeugen. Er schrieb 1950 einen öffentlichen Brief an die Vereinten Nationen, in dem er für eine vernünftige, friedliche Atompolitik plädierte:

Die Menschheit wird mit Gefahren von beispiellosem Charakter konfrontiert werden, wenn nicht rechtzeitig Maßnahmen ergriffen werden können, um einen verhängnisvollen Wettbewerb in solch gewaltigen Rüstungen zu verhindern und eine internationale Kontrolle über die Herstellung und den Gebrauch von mächtigen Materialien zu etablieren.

Bohrs Sohn Aage wurde ebenfalls Physiker und erhielt 1975 den Nobelpreis für Physik. (Dies ist nur ein Beispiel für berühmte Wissenschaftler in derselben Familie. Andere sind die Van Vlecks sowie die Braggs und Madame Curie und ihre Tochter Irene Joliot.)
Bohr erhielt 1957 den ersten U.S. Atoms for Peace Award. Er starb 1962 an einem Herzinfarkt in seinem Haus, woraufhin sich Wissenschaftler und führende Persönlichkeiten weltweit zusammenschlossen, um ihm Tribut zu zollen. Präsident Kennedy schrieb (siehe z.B. ):-

Amerikanische Wissenschaftler, ja alle amerikanischen Bürger, die Doktor Bohrs Namen und seine großen Beiträge kannten, haben ihn seit mehr als zwei Generationen geachtet und verehrt …