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ボーア・ニールス・ヘンリック・ダヴィッド。 科学者の伝記
アインシュタインはかつて、「思考科学者としてのボーアの驚くべき魅力は、勇気と注意のまれな融合です。これを鋭い批判と組み合わせて、隠されたものの本質を直感的に把握する能力を持った人はほとんどいませんでした。彼は間違いありません。私たちの時代の最も偉大な科学者の一人です。」 デンマークの物理学者ニールス・ヘンリック・デイビッド・ボーアは、7 年 1885 月 1903 日にコペンハーゲンで、クリスチャン・ボーアとエレン (旧姓アドラー) ボーアの XNUMX 人の子供の XNUMX 番目として生まれました。 彼の父はコペンハーゲン大学の有名な生理学教授でした。 彼の母親は、銀行、政界、知識人界でよく知られているユダヤ人の家族の出身でした。 彼らの家は、燃える科学的および哲学的問題に関する非常に活発な議論の中心であり、ボーアは生涯を通じて、彼の仕事の哲学的意味について熟考しました。 彼はコペンハーゲンのガンメルホルム グラマー スクールで学び、XNUMX 年に卒業しました。 有名な数学者になったボーアと弟のハラルドは、学生時代に熱心なサッカー選手でした。 その後、ニルスはスキーとセーリングが好きになりました。 当時、ハラルドはニールスよりもはるかに有名でしたが、才能のある科学者としてではなく、デンマークで最高のサッカー選手の1908人として知られていました. 何年もの間、彼はメジャー リーグ チームでハーフバックとしてプレーし、XNUMX 年にはデンマークが銀メダルを獲得したロンドン オリンピックに参加しました。 ニールスは情熱的なサッカー選手でもありましたが、非常にまれな試合でこの役割を果たしただけでしたが、メジャーリーグチームの予備のゴールキーパーを超えることはありませんでした. 「もちろん、ニールズは上手くプレーしたが、しばしば彼はゲートから出るのに遅れた」とハラルドは冗談を言った。 学校ではニールス・ボーアが一般的に普通の能力の学生と見なされていた場合、コペンハーゲン大学ではすぐに彼の才能が彼自身について話すようになりました。 1904 年 XNUMX 月、ヘルガ ルンドはノルウェー人の友人に次のような手紙を書きました。 「ちなみに、天才について。私は毎日そのうちの一人に会います。これは私がすでにあなたに話したニールス・ボーアです。彼の並外れた能力はますます明らかになっています。これは世界で最高の、最も控えめな男です。彼兄のハラルドがいて、彼はほとんど才能があり、数学の学生です。私は、これほど切っても切れない、お互いを愛している17人に会ったことがありません。彼らは非常に若く、19人はXNUMX歳、もうXNUMX人はXNUMX歳ですが、私は彼らはとても楽しいからです。」 ニールスは確かに並外れて有能な研究者として認められていました。 彼の卒業プロジェクトでは、ウォーター ジェットの振動から水の表面張力を測定し、デンマーク王立科学アカデミーから金メダルを獲得しました。 1907 年に彼は学士号を取得しました。 彼は 1909 年にコペンハーゲン大学で修士号を取得しました。 金属中の電子の理論に関する彼の博士論文は、優れた理論的研究と見なされていました。 とりわけ、古典的な電気力学では金属の磁気現象を説明できないことが明らかになりました。 この研究は、ボーアがキャリアの早い段階で、古典理論では電子の挙動を完全に説明できないことに気付くのに役立ちました。 1911年に博士号を取得した後、ボーアはイギリスのケンブリッジ大学に行き、1897年に電子を発見したJ.J.トムソンと協力しました。 確かに、その時までにトムソンはすでに他のトピックを扱い始めていて、ボーアの論文とそこに含まれる結論にはほとんど関心を示さなかった。 ボーアは当初、英語の知識の欠如に苦しんでいたため、イギリスに到着するとすぐに、デビッド・カッパーフィールドを原文で読み始めました。 いつもの辛抱強さで、彼は辞書ですべての単語を調べましたが、デンマーク語に相当するものについては疑いがあり、特にこの目的のために辞書を購入し、すべての疑わしい場合に役立ちました。 Bor はその後、この赤い辞書を手放しませんでした。 すぐに、ボーアの人生は決定的な転換を遂げました。1912月、キャベンディッシュ研究所での毎年恒例のお祝いディナーで、彼は最初にアーネストラザフォードに会いました。 当時、ボーアは個人的に彼に会ったことはなかったが、ラザフォードは彼に強い印象を与えた。 ボーアは、マンチェスター大学のアーネスト・ラザフォードの仕事に興味を持つようになりました。 ラザフォードと彼の同僚は、元素の放射能と原子の構造を研究しました。 ボーアはXNUMX年の初めに数か月間マンチェスターに移り、これらの研究に精力的に突入しました。 彼は、まだ広く受け入れられていないラザフォードの原子核モデルから多くの結果を推測しました。 ラザフォードや他の科学者との話し合いの中で、ボーアは原子の構造の独自のモデルを作成するように導いたアイデアを考え出しました。 1910年、ニールズは、ニールズエリックネルランドの姉妹であり、ハラルトボーアの同志であり、スラゲルスの薬剤師アルフレッドネルランドの娘であるマーガレットネルランドに会いました。 1911年、彼らの婚約が行われました。 1912年の夏、ボーアはコペンハーゲンに戻り、コペンハーゲン大学の助教授になりました。 同じ年の1月XNUMX日、ボーアがラザフォードへの最初の短期留学から戻ったXNUMX日後、彼はマーガレットと結婚しました。 彼らの新婚旅行は彼らをイギリスに連れて行き、そこでケンブリッジに一週間滞在した後、若いカップルはラザフォードを訪れました。 ニールス・ボーアは、家に帰る直前に始められたアルファ粒子の減速に関する彼の仕事を彼に残しました。 ニールス・ボーアとマーガレット・ネルランドの結婚は、彼らに本当の幸せをもたらしました-彼らはお互いにとても意味がありました。 マーガレット・ボーアは、彼女の性格の強さ、知性、そして人生の知識だけでなく、とりわけ彼女の限りない献身のおかげで、彼女の夫にとって本物のそして不可欠なサポートになりました。 彼らにはXNUMX人の息子がいて、そのうちのXNUMX人であるAageBohrも有名な物理学者になりました。 ボルのもう一人の息子、ハンスは後に次のように書いています。 「...私たちの家族で母親が果たした役割に注意することは不可能です。彼女の意見は父親にとって決定的であり、彼の人生は彼女の人生でした。いずれにせよ、大小を問わず、彼女は参加し、もちろん、必要に応じて父親に最も近い顧問が決定を下します。」 次のXNUMX年間、ボーアは原子の核モデルに関連して生じた問題に取り組み続けました。 ラザフォードは、原子が正に帯電した原子核で構成されており、その周りを負に帯電した電子が軌道上を回転することを示唆しました。 古典電磁気学によれば、軌道を回る電子は常にエネルギーを失う必要があります。 徐々に、電子は原子核に向かってらせん状になり、最終的には原子核に落下し、原子の破壊につながります。 実際、原子は非常に安定しているため、古典的な理論にはギャップがあります。 ボーアは、彼の論文に取り組んでいる間に遭遇した困難をあまりにも思い出させたので、古典物理学のこの明らかなパラドックスに特に興味を持っていました。 このパラドックスに対する可能な解決策は、量子論にあると彼は信じていた。 原子の構造の問題に新しい量子論を適用して、ボーアは、電子がエネルギーを放射しない安定した軌道をいくらか許容していることを示唆しました。 電子がある軌道から別の軌道に移動するときだけ、エネルギーを獲得または喪失し、エネルギーが変化する量は、XNUMXつの軌道間のエネルギー差に正確に等しくなります。 古典理論によれば、惑星が原則として太陽の周りの任意の軌道で回転できるのと同じように、粒子の軌道は核から任意の距離に配置できるため、粒子は特定の軌道しか持てないという考えは革命的でした。 ボーア模型は奇妙で少し神秘的に見えましたが、物理学者を長い間悩ませてきた問題を解決しました。 特に、元素のスペクトルを分離する鍵を与えました。 発光素子 (水素原子で構成された加熱されたガスなど) からの光がプリズムを通過すると、すべての色を含む連続的なスペクトルが生成されるのではなく、より広い暗い領域で区切られた一連の個別の輝線が生成されます。 ボーアの理論によれば、それぞれの明るい色の線 (つまり、個々の波長) は、電子が 1913 つの許可された軌道から別の低エネルギー軌道に移動するときに放出される光に対応しています。 ボーアは、プランク定数を含む水素スペクトルの線周波数の式を導出しました。 周波数にプランク定数を掛けた値は、電子が遷移する最初の軌道と最後の軌道の間のエネルギー差に等しくなります。 XNUMX 年に発表されたボーアの理論は、彼に名声をもたらしました。 彼の原子モデルは、ボーア原子として知られるようになりました。 ボーアの研究の重要性をすぐに認識したラザフォードは、ボーアが 1914 年から 1916 年まで務めたポストであるマンチェスター大学で彼に講義を提供しました。 1916 年に彼はコペンハーゲン大学で彼のために作成された教授職を引き継ぎ、原子の構造の研究を続けました。 1920 年、彼はコペンハーゲンに理論物理学研究所を設立しました。 ボーアがデンマークにいなかった第二次世界大戦の期間を除いて、彼はこの研究所を彼の人生の終わりまで指揮しました。 彼の指導の下、研究所は量子力学 (物質とエネルギーの波と粒子の側面の数学的記述) の開発において主導的な役割を果たしました。 XNUMX 年代、ボーアの原子モデルは、主に彼の学生や同僚の研究に基づいた、より洗練された量子力学モデルに置き換えられました。 それにもかかわらず、ボーア原子は、原子構造の世界と量子論の世界との間の架け橋として重要な役割を果たしました。 ボーアは、「原子の構造とそれらが放出する放射線の研究への彼の功績により」、1922年のノーベル物理学賞を受賞しました。 受賞者のプレゼンテーションで、スウェーデン王立科学アカデミーのメンバーであるスヴァンテアレニウスは、ボーアの発見が「ジェームズクラークマクスウェルの古典的な仮定の根底にあるものとは大幅に異なる理論的アイデアに彼を導いた」と述べました。 アレニウスは、ボーアの原理は「将来の研究で豊富な果実を約束する」と付け加えた。 1924 年、ボーアはルネンに邸宅を購入しました。 ここ、美しい牧草地で、彼は本当に休むのが好きでした。 彼は妻と子供たちと一緒に森の中をサイクリングし、海で泳ぎ、サッカーをしました。 XNUMX年代に、科学者は後に量子力学のコペンハーゲン解釈と呼ばれるものに決定的な貢献をしました。 ヴェルナーハイゼンベルクの不確定性原理に基づいて、コペンハーゲン解釈は、日常の巨視的な世界で私たちによく知られている因果関係の厳格な法則が原子内現象に適用できないという事実から始まります。確率論的用語。 たとえば、電子の軌道を事前に予測することは原理的にも不可能です。 代わりに、可能な軌道のそれぞれの確率を指定できます。 ボーアはまた、量子力学の発展を決定するXNUMXつの基本原理、対応原理と相補性原理を定式化しました。 対応原理は、巨視的世界の量子力学的記述は、古典力学の枠組み内でのその記述に対応しなければならないと述べています。 相補性の原理は、物質と放射線の波と粒子の性質は相互に排他的な特性であると述べていますが、これらの表現は両方とも自然を理解するために必要な要素です。 波や粒子の振る舞いは特定のタイプの実験で現れるかもしれませんが、混合された振る舞いは決して観察されません。 明らかに矛盾するXNUMXつの解釈の共存を受け入れたため、視覚モデルなしで行うことを余儀なくされました。これは、ボーアがノーベル賞の講義で表明した考えです。 アトムの世界を扱う際に、彼は、「私たちは、私たちにあまり馴染みのない視覚的な絵が欠けているという意味で形式的な概念で、私たちの質問と内容に控えめでなければなりません」と述べました。 ボーアの作業方法は、多くの人にとって珍しいように見えました。 しかし、よく知ると、彼が彼の科学的信条に完全に一致していることが明らかになりました。 個人的な手紙と短いメモを除いて、ボーア自身はいくつかの記事しか書いていません。 何よりも、彼の考えは、彼が書くのではなく口述したときに機能しました。 さらに、ボルは常に、問題について話し合うことができる人の存在を必要としていました。 この種の生きたサウンドボードは、作品の前提条件であり、議論の強さをテストする手段でした。 彼は批判の内面の必要性を感じ、批判的な発言に非常に鋭く反応した。 多くの場合、議論の過程で、彼は可能な限り最善の方法で彼のアイデアを定式化することができました。 ボーアは、言葉の選択に関するあらゆる公正な発言を貪欲に捉え、喜んでテキストに変更を加えました。 1938年代に、ボーアは原子核物理学に目を向けました。 エンリコ・フェルミと彼の共同研究者は、中性子による原子核の衝撃の結果を研究しました。 ボーアは、他の多くの科学者とともに、観測された反応の多くと一致する、原子核の液滴モデルを提案しました。 不安定な重い原子核の振る舞いを核分裂性の液滴と比較するこのモデルにより、オットーR.フリッシュとリーゼマイトナーは1939年後半に核分裂を理解するための理論的枠組みを開発することができました。 第二次世界大戦の前夜に核分裂が発見されたため、巨大なエネルギーを放出するために核分裂をどのように使用できるかについての憶測がすぐに生じました。 235年初頭のプリンストン訪問中に、ボーアは、ウランの一般的な同位体のXNUMXつであるウランXNUMXが核分裂性物質であり、原子爆弾の開発に大きな影響を与えたと判断しました。 戦争の初期、ボーアはコペンハーゲンで核分裂の理論的詳細について研究を続け、ドイツによるデンマーク占領の状況下に置かれた。 しかし、29 年 1943 月 XNUMX 日、ボーアは、差し迫ったデンマークのユダヤ人のドイツへの強制送還に関連して、彼と家族全員を逮捕するというドイツの決定について繰り返し知らされました。 幸いなことに、彼は必要な措置を講じることができ、その夜、妻、兄弟のハラルド、その他の家族とともにスウェーデンに渡りました。 そこから、彼と彼の息子のエーゲは、イギリスの軍用機の空の爆弾倉でイギリスに飛びました。 ボーアは原子爆弾の製造は技術的に実行不可能であると考えていましたが、そのような爆弾の製造作業はすでに米国で進行中であり、連合国は彼の助けを必要としていました。 1943年後半、ニールスとオーゲニールスは、マンハッタン計画に取り組むためにロスアラモスを訪れました。 シニアボルは爆弾の作成において多くの技術的開発を行い、そこで働いた多くの科学者の間で長老と見なされました。 しかし、終戦時、彼は将来の原子爆弾の使用の結果について非常に心配していました。 彼はフランクリン・D・ルーズベルト米国大統領とウィンストン・チャーチル英国首相と会い、新しい兵器についてソビエト連邦に対して率直で率直であることを説得しようとし、また戦後の軍備管理システムの確立を推進した。 しかし、彼の努力は成功しませんでした。 戦後、ボーアは理論物理学研究所に戻り、彼のリーダーシップの下で拡大し、CERN (欧州原子核研究センター) の設立を支援し、1950 年代にその科学プログラムで積極的な役割を果たしました。 彼はまた、スカンジナビア諸国の統一科学センターであるコペンハーゲンでの理論原子物理学北欧研究所 (Nordita) の設立にも参加しました。 これらの年の間、科学者は報道機関で核エネルギーの平和利用について語り続け、核兵器の危険性について警告しました。 XNUMX年、彼は国連に公開書簡を送り、戦時中の「開かれた世界」と国際軍備管理への呼びかけを繰り返した. ユーモアのセンスのある背の高い男であるBorは、親しみやすさとおもてなしで知られていました。 ボーアとチェスをすることは絶対に不可能だったと言われています。 対戦相手が悪い動きをしたときはいつでも、ボーアはピースを元の位置に置き、彼にリプレイさせました。 この物語は一見架空のものですが、ボーアの精神に非常に忠実であり、彼は機知に富んだ物語を愛し、良い物語は真実である必要はないと信じていました。 これに関連して、ボーアはかつてドイツ人の同僚の言葉を引用していました。「しかし、私の親愛なる友人、本当に面白い話をしているのなら、事実に厳密に固執する必要はありません！」 7年1955月70日ニールスボーアは14歳になりました。 この機会に、XNUMX月XNUMX日に厳粛な集会が開かれ、国王が出席しました。 大統領は、会議への参加と協会への支援に対して国王に感謝した。 王は大統領にダンネブロ勲章を授与したと発表しました。 強制引退の年齢に達したボーアは、コペンハーゲン大学の教授を辞任しましたが、理論物理学研究所の所長を務めました。 彼の人生の最後の数年間、彼は量子物理学の発展に貢献し続け、分子生物学の新しい分野に大きな関心を示しました。 この方向への彼の努力に対して、彼は1957年にフォード財団によって設立された最初のPeacefulAtomAwardを受賞しました。 ボーアは 18 年 1962 月 XNUMX 日に心臓発作のため、コペンハーゲンの自宅で亡くなりました。 著者: サミン D.K.
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