Niels Bohr og Íslendingar II: Tímabilið frá 1920 til 1950

Posted on: 16/01/2023 by Einar H. Guðmundsson

Efnisyfirlit

Niels Bohr og verk hans fram að seinni heimstyrjöldinni

Árið 1923 lét þýski eðlisfræðingurinn Max Born þau orð falla um Bohr, að „áhrif hans á kennilegar rannsóknir og tilraunastarfsemi [samtímans væru] meiri en allra annarra eðlisfræðinga“. Fjörutíu árum síðar skrifaði annar þekktur eðlisfræðingur, Werner Heisenberg, svo í minningargrein um meistarann: „Bohr hafði meiri áhrif á eðlisfræði og eðlisfræðinga þessarar aldar en nokkur annar, jafnvel meiri en Albert Einstein.“

Tilvitnanirnar eru teknar úr bókinni Niels Bohr’s Times: In Physics, Philosophy and Polity eftir A. Pais frá 1991 (bls. 14), riti sem flestir eðlisfræðingar telja bestu heimildina um Bohr og verk hans. Fyrir þá, sem áhuga hafa, má finna skrá aftast í VI. kafla færslunnar yfir aðrar áhugaverðar ritsmíðar um Bohr, ævi hans og störf. Að auki eru ágætis yfirlitsgreinar um þennan merka vísindamann í Wikipediu og á MacTutor vefsíðunni.

Vert er að nefna, að framangreind ummæli Heisenbergs eru frá árinu 1963, eða um svipað leyti og hin mikla endurreisn almennu afstæðiskenningarinnar var að hefjast fyrir alvöru. Þar koma rannsóknir á nýjum fyrirbærum eins og nifteindastjörnum, svartholum, þyngdarlinsum og þyngdarbylgum mjög við sögu, auk ítarlegra rannsókna á heimsmynd nútíma stjarnvísinda. Þessi sveifla er sennilega meginástæða þess, að í dag er Einstein mun þekktari en Bohr, bæði meðal raunvísindamanna og leikmanna. Önnur ástæða gæti verið munurinn á því, hvernig rannsóknaniðurstöður og kenningar þessara tveggja afburðamanna hafa varðveist í gegnum tíðina. Í hinni ágætu umfjöllun F. Wilczeks um bók Pais, What Did Bohr Do? er fjallað á sannfærandi hátt um þetta seinna atriði, allavega hvað Bohr varðar (bls. 347):

In the ordinary course of their training most physicists, let alone others, may get an insufficient appreciation of Bohr‘s contribution. It is because his most characteristic work was in provisional theories, often of a semi-phenomenological character, whose technical content has been largely superseded. Even in areas of interpretation of quantum mechanics, where his ideas are still very much alive, it seems most unlikely that a doctrine of limitation and renunciation, however revolutioary and constructive in its time, can satisfy ambious minds or endure indefinitly. Like the rest it will be digested and transformed and in its new form no longer bear Bohr‘s distinctive mark or name explicity. Yet, as his contemporaries realized, no one will have contributed more to the finished product.

Tuttugu og sex ára gamall Niels Bohr (1885-1962) á leið til Kaupmannahafnar frá Manchester sumarið 1912. Um þetta leyti var hann að taka fyrstu skrefin við mótun hins þekkta skammtalíkans síns fyrir atóm og sameindir. Ljósmynd: Niels Bohr Archive.

Bohr var góður námsmaður alla sína skólagöngu. Hann lauk magisterprófi í eðlisfræði (cand. mag.) frá Háskólanum í Kaupmannahöfn árið 1909 og tveimur árum síðar hlaut hann doktorsnafnbót (dr. phil.) frá sama skóla, þá tuttugu og fimm ára gamall. Aðalkennari hans og leiðbeinandi var C. Christiansen prófessor, sem var einnig einn af kennurum fyrstu „löggiltu“ íslensku verkfræðinganna og raunvísindamannanna, þar á meðal þeirra Nikulásar Runólfssonar (cand. mag. 1890), Sigurðar Thoroddsen (cand. polyt. 1891), Þorkels Þorkelssonar (cand. mag. 1903) og Ólafs Dan Daníelssonar (mag. scient. 1904; dr. phil. 1909).

Kennslubækur Christiansens, Indledning til den matematiske fysik I & II (sjá einnig þýska þýðingu) og Lærebog i fysik I & II gefa sennilega góða hugmynd um bóklegu eðlisfræðikennsluna við Fjöllistaskólann og Kaupmannahafnarháskóla á áratugunum í kringum aldamótin 1900 (sjá einnig hér).

Annar mikilvægur kennari á háskólaárum Bohrs var fjölskylduvinur hans, heimspekingurinn H. Høffding, sem Íslendingar þekkja einna helst vegna áhrifa hans á þá Ágúst H. Bjarnason (cand. mag. 1901; dr. phil. 1911) og Guðmund Finnbogason (cand. mag. 1901; dr. phil. 1911). Enn þann dag í dag er reyndar rifist um það, hversu mikil áhrif Høffding hafði á hugmyndir Bohrs í þekkingarfræði.

Fljótlega eftir doktorsvörnina fór Bohr til Englands og vann sem nýdoktor, fyrst hjá  J.J. Thomsson í Cambrigde og síðan hjá E. Rutherford í Manchester. Sumarið 1912 sneri hann aftur til Danmerkur.

Frá vinstri: J.J. Thomson, E. Rutherford og N. Bohr. Myndir: Wikipedia.

Þegar heim var komið, byrjaði Bohr á því að giftast unnustu sinni, Margrethe Nørlund, og gerðist síðan aðstoðarkennari í eðlisfræði hjá M. Knudsen, eftirmanni Christiansens við Kaupmannahafnarháskóla og Fjöllistaskólann. Á meðan hann var í Kaupmannahöfn vann hann að hinu byltingarkennda atómlíkani sínu, sem hann birti í þremur hlutum árið 1913 og öðlaðist heimsfrægð fyrir nokkru síðar. Haustið 1914 fluttist hann á ný til Manchester, nú sem aðstoðarprófessor í eðlisfræði við hlið Rutherfords.

Óhætt mun að fullyrða, að atómlíkan Bohrs hafi markað upphaf skammtabyltingarinnar miklu á fyrri hluta tuttugustu aldar. Sem kunnugt er, hafði M. Planck innleitt orkuskammta árið 1900 og Einstein ljósskammtana fimm árum síðar, en það var fyrst og fremst notkun og túlkun Bohrs á skammtahugtakinu í eðlis- og efnafræði árið 1913, sem kom skriðunni af stað.

Frá vinstri: M. Planck og A. Einstein. Myndir: Wikipedia.

Í hópi þeirra, sem auk Bohrs tóku þátt í þróun skammtakenningarinnar á árum fyrri heimsstyrjaldarinnar, má nefna hinn þekkta þýska eðlisfræðing, A. Sommerfeld, sem meðal annars var lærimeistari þeirra Heisenbergs, W. Paulis, H. Bethes, R. Peierls og fjölmargra annarra merkra raunvísindamanna, sem sumir áttu eftir að koma við sögu skammtafræðinnar, allt frá upphafi þriðja áratugs tuttugustu aldar og vel fram á þann sjöunda.

Sommerfeld og Bohr í heimsókn við Háskólann í Lundi árið 1919. Ljósmyndari er óþekktur.

Afrek Bohrs gerðu það að verkum, að í miðri fyrri heimsstyrjöldinni, árið 1916, var hann skipaður fyrsti prófessorinn í kennilegri eðlisfræði við Háskólann í Kaupmannahöfn. Þar hóf hann strax uppbyggingu rannsókna í atómvísindum. Með fádæma dugnaði og eftirfylgni, tókst honum á örfáum árum að sannfæra danska ráðamenn um nauðsyn þess að reisa sérstaka byggingu fyrir kennslu og rannsóknir í eðlisfræði og var hún formlega opnuð vorið 1921 undir nafninu  Københavns Universitets Institut for Teoretisk Fysik.

Þessi mynd úr danska dagblaðinu B.T. frá 1920 sýnir hina nýju stofnun Bohrs við Blegdamsvej í Kaupmannahöfn, skömmu áður en hún var vígð. Síðastliðin hundrað ár hafa margir íslenskir raunvísindamenn og Hafnarstúdentar sótt fyrirlestra, ráðstefnur og fundi í þessari frægu byggingu.

Eins og þegar hefur komið, fram fékk Bohr Nóbelsverðlaunin árið 1922 fyrir framlag sitt til atómvísinda, þá 37 ára gamall. Nafn hans komst aftur í fréttirnar skömmu síðar, þegar samstarfsmenn hans, þeir Dirk Coster og Georg de Hevesy uppgötvuðu frumefnið Hafnium í kjallaranum á eðlisfræðistofnunni við Blegdamsvej, eftir ábendingar frá Bohr.

Segja má, að Bohr hafi verið ókrýndur konungur gömlu skammtakenningarinnar á tímabilinu 1913 til 1925, og öll millistríðsárin voru áhrif hans á þróun atómeðlisfræði og síðar kjarneðlisfræði gríðarleg. Þegar harðsnúið lið ungra eðlisfræðinga lagði grunninnn að hinni eiginlegu skammtafræði á árunum 1925 – 1927, hafði Bohr mótandi áhrif á þróunina, bæði sem andlegur leiðtogi og ekki síður sem föðurímynd.

Þátttakendur á fimmtu Solvay ráðstefnunni árið 1927. Þarna má meðal annars sjá alla helstu frumkvöðla skammtafræðinnar. Á árunum milli heimsstyrjaldanna voru margir úr þeim hópi tíðir gestir á stofnun Bohrs í Kaupmannahöfn. Fremsta röð frá vinstri: I. Langmuir, M. Planck, M. Curie, H.A. Lorentz, A. Einstein, P. Langevin, C.-E. Guye, C.T.R. Wilson, O.W. Richardson. Miðröð: P. Debye, M. Knudsen, W.L. Bragg, H.A. Kramers, P. Dirac, A. Compton, L. de Broglie, Max Born, N. Bohr. Aftasta röð: A. Piccard, É. Henriot, P. Ehrenfest, É. Herzen, Th. de Donder, E. Schrödinger, J.-É. Verschaffelt, W. Pauli, W. Heisenberg, R.H. Fowler, L. Brillouin.  -  Sjá nánar hjá G. Bacciagaluppi & A. Valentini, 2009: Quantum Theory at the Crossroads: Reconsidering the 1927 Solvay Conference og vefsíðuna The Golden Age of Quantum Physics (1927).  Mynd: Wikipedia.

Í kringum 1920 fullmótaði Bohr hið svokallaða samsvörunarlögmál og fljótlega eftir miðjan þriðja áratuginn kom hin þekkta Kaupmannahafnartúlkun hans, Heisenbergs og Paulis til sögunnar. Um svipað leyti setti hann fram fyllingarlögmálið svonefnda. Á millistríðsárunum fóru einnig fram frægar rökræður Bohrs og Einsteins um skammtafræðina.

Einstein og Bohr í Brussel árið 1930. Ljósmynd: P. Ehrenfest.

Þótt Bohr hafi haft áhuga á atómkjarnanum, allt frá árunum með Rutherford í Manchester, var það ekki fyrr en eftir fund nifteindarinnar árið 1932 og framköllun fyrstu kjarnahvarfanna með hraðli sama ár, sem hann hóf sjálfur kennilegar rannsóknir í kjarneðlisfræði. Á því sviði er hann nú einna þekktastur fyrir hið svokallaða svipkjarnalíkan frá 1936, sem lýsir kjarnahvörfum á tiltölulega einfaldan hátt. Árið 1939 kom svo út hin fræga grein hans og J.A. Wheelers um klofnun atómkjarna, sem reyndist vera síðasta meiriháttar verk hans í eðlisfræði. Hann var þá 53 ára.

Í IV. kafla verður rætt lauslega um þátttöku Bohrs í Manhattanverkefninu í Los Alamos, þar sem fyrstu kjarnorkusprengjurnar voru hannaðar og smíðaðar. Einnig baráttu hans fyrir opnum samskiptum í eðlisfræðirannsóknum og friðsamlegri notkun kjarnorkunnar eftir lok seinni heimstyrjaldarinnar. Þar verður einnig rætt um mikilvæga þátttöku hans í öflugu uppbyggingarstarfi, einkum í tengslum við  rannsóknarstofnanir eins og CERN, NORDITA og Risö.

Þess má geta, að árið 1950 tók sonur Níelsar, Aage Bohr, við keflinu af föður sínum og hélt áfram að byggja upp öflugar rannsóknir í kennilegri kjarneðlisfræði í Kaupmannahöfn, í náinni samvinnu við dansk-bandaríska eðlisfræðinginn Ben Mottelson. Þær rannsóknir stóðu með miklum blóma næstu tvo áratugina eða svo, þegar nýjar áherslur í verkefnavali tóku við, einkum vegna þróunar eðlisfræðirannsókna á alþjóðavettvangi.

 

Íslensk umfjöllun um Bohr og verk hans 1920-1940

Haustið 1920 kom Rutherford í heimsókn til Kaupmannahafnar til að vera viðstaddur vígslu nýju stofnunarinnar í kennilegri eðlisfræði, sem reist hafði verið að frumkvæði Bohrs. Vígslunni hafði þá verið frestað fram á næsta vor, svo Rutherford lét sér nægja að rifja upp gömul kynni við Bohr, taka við heiðursdoktorsnafnbót frá Háskólanum og halda þar erindi um nýjustu tilraunir sínar. Hann var þá nýbúinn að uppgötva róteindina.

Dönsk blöð sögðu ítarlega frá erindinu og skömmu síðar birtist þýðing/endursögn á fréttaflutningnum í tveimur hlutum í Alþýðublaðinu undir fyrirsögninni Merkasta uppgötvun vísindanna  (seinni hlutinn er hér). Sex vikum síðar birtist svipuð umfjöllun í Ísafold: Prófessor Rutherford og frumeindakenningin. Hér er rétt að hafa í huga, að á þessum tíma voru dönsku blöðin aðalheimild þeirra íslensku um erlendar fréttir.

Í fyrri grein Alþýðublaðsins, 2. september 1920, segir meðal annars:

Það sem Sir Rutherford hefir nú tekist, er að sanna það, sem áður var hugmynd visindanna. Hann hefir komið köfnunarefnisatomum fyrir í glasi og látið radiumsgeisla leika um þau. Þegar tilrauninni var lokið kom það í ljós, að nokkur hluti köfnunarefnisins var horfinn, en í staðinn komið helium og vatnsefni. Í fyrsta skifti í sögunni hafði manninum tekist að skifta frumefni. Og síðan hefir einnig tekist að breyta klóratómum í tvö ný efni. Þar með stendur heimurinn á nýjum tímamótum.

Í frétt Alþýðublaðsins kemur Niels Bohr einnig við sögu, bæði sem „hinn frægi efnafræðingur Dana“ og einnig sem „knattspyrnumaðurinn frægi“. Með síðari titlinum er honum ruglað saman við bróður hans, stærðfræðinginn Harald Bohr. Það er kannski skiljanlegt, þar sem Haraldur hafði oft áður verið nefndur í fótboltafréttum íslenskra blaða, en þarna var, að því ég best veit, í fyrsta sinn fjallað um Níels í íslensku dagblaði.

Vorið 1921 segir Morgunblaðið svo frá vígslu eðlisfræðistofnunarinnar í Kaupmannahöfn og fer þessum orðum um Níels:

Danir eiga einn stórmerkan mann á sviði [frumeindarannsókna], eðlisfræðinginn Niels Bohr prófessor í fræðilegri eðlisfræði. Hans vegna hafa þeir komið upp nýrri vísindastofnun, „Institutet for teoretisk Fysik“, sem er nýlega tekin til starfa og er prófessor Bohr formaður hennar [...] Er búist við að fjöldi útlendinga muni framvegis stunda nám við þessa merku stofnun og munu Danir hafa hinn mesta heiður af framtakssemi sinni og áhuga fyrir þessu fyrirtæki. Sómir það vel föðurlandi H. C. Örsted.

Myndin er tekin snemma á árinu 1921 og sýnir Bohr með tveimur samstarfsmönnum sínum, eðlisfræðingunum J. Franck og H. M. Hansen. Hún birtist í Morgunblaðsgreininni, vorið 1921, um hina nýju stofnun Bohrs við Kaupmannahafnarháskóla.

Næstu árin fylgdust íslensku blöðin vel með Bohr og birtu reglulega fréttir af ævintýrum hans, venjulega í dálkum með heitinu „Frá Danmörku“. Í nóvember 1922 var til dæmis frá því sagt, að hann hafi hlotið Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði, sumarið 1923 var greint frá uppgötvun frumefnisins Hafnium og í janúar 1924 frá hárri styrkveitingu frá Rockefeller.

Eins og nánar verður fjallað um hér á eftir, tóku fyrstu „ítarlegu“ fréttirnar af vísindaafrekum Bohrs að birtast í íslenskum tímaritum árið 1924. Þar fyrir utan birti Lesbók Morgunblaðsins greinina Grundvöllur vísindanna raskast haustið 1929. Hún var sennilega þýdd og endursögð úr dönsku og lýsir með erfiðismunum efninu í alþýðlegum fyrirlestri Bohrs um hina nýju veröld skammtafræðinnar. Þar er meðal annars á það minnst, að Bohr hafi kynnt til sögunnar hugtakið „virknings-kvantum“, sem þýðandinn kallar „áhrifamagn“ á íslensku. Þótt það sé ekki augljóst af samhenginu í greininni, er þetta sennilega sú stærð, sem í dag er kölluð Plancksstuðull (eða Plancksfasti).

Árið 1931 sögðu íslensk blöð frá því, að Bohr og fjölskylda væru að koma sér fyrir í hinum svokallaða heiðursbústað Carlsbergs, og í maí 1934 var tilkynnt, að hann myndi heimsækja Ísland um sumarið og halda nokkra fyrirlestra við Háskóla Íslands. Áður en að því kom, lést sonur Bohrs, Christian Alfred, í hörmulegu slysi fyrir augum föður síns og heimsókninni var því frestað. Árið eftir stóð aftur til, að Bohr kæmi til landsins, en enn var heimsókninni frestað, nú af ókunnum ástæðum. Bohr náði þó loksins að heimsækja Ísland árið 1951. Um þá heimsókn verður fjallað í III. kafla.

Ýmsar aðrar fréttir af Bohr voru birtar hér heima á þriðja og fjórða áratugnum, einkum um ferðir hans víða um lönd, fyrirlestrahald og fundasetu. Þá sagði Lesbók Morgunblaðsins frá fimmtugsafmæli hans í október 1935. Álíka fréttir héldu afram að birtast í íslenskum fjölmiðlum, allt þar til Bohr lést, 77 ára að aldri, árið 1962. Enn þann dag í dag má finna í íslenskum ritum frásagnir af ævi Bohrs, kenningum, áhrifum og  ummælum. Nánar verður komið inn á það efni í V. kafla.

 

Alþýðleg kynnig á verkum Bohrs

Í byrjun ársins 1922 birti Andvari greinina Frumefnin og frumpartar þeirra eftir eðlisfræðinginn Þorkel Þorkelsson. Hún er að mestu ítarleg umfjöllun um geislavirk frumefni og eiginleika þeirra, enda var Þorkell sérfræðingur á því sviði. Þegar birtingarár greinarinnar er haft í huga, vekur það nokkra athygli, að Þorkell ver aðeins þremur síðustu síðunum af 23 til að ræða „nýlegar“ kenningar um innri gerð atómsins. Þar segir meðal annars (bls. 100):

Flestir líta svo á, að atómin sjeu samsett af tvennu: hinum örsmáu negatífu rafögnum - elektrónunum - og atómkjarna, sem feli í sjer megnið af efni atómsins og sje hlaðinn pósitífu rafmagni. Atómkjarninn er að flestra ætlan bygður upp af vetnisatómum eða helíumatómum [...] Vegna  þess að atómkjarninn hefir mikið pósitíft rafmagn, halda sterk rafmagnsöfl elektrónunum í námunda við atómkjarnann. Er það skoðun margra fræðimanna, að elektrónurnar gangi í hringum kringum atómkjarnann, og eftir þeirri skoðun verður hvert atóm heimur út af fyrir sig, svolítið sólkerfi, þar sem atómkjarninn er sólin, en elektrónurnar reikistjörnurnar, sem ganga eftir brautum sínum kringum atómkjarnann.

Sólkerfislýsingin á gerð atómsins var mótuð á árunum fyrir fyrri heimsstyrjöldina. Hún lifir enn í mörgum fræðslu- og kennsluritum og þar af leiðandi í huga alþýðu.

Myndin að ofan er úr eðlisfræðibókinni, sem færsluhöfundur var látinn lesa í landsprófi, veturinn 1962-63, og sýnir kaflann um atómið í heild sinni. Um er að ræða Kennslubók í eðlisfræði handa unglinga- og gagnfræðaskólum eftir Jón Á. Bjarnason, sem kom fyrst út 1941.

Það er eftirtektarvert, að þótt Þorkell nefni bæði Thomson og Rutherford í greininni, er hvergi minnst á Bohr eða skammtalíkan hans. Þetta kann að stafa af því, að Þorkell kom aftur heim frá Danmörku 1908, eftir að hafa starfað þar í fimm ár eftir magisterprófið 1903. Hann hefur því misst af Kaupmannahafnar-umræðunni um Bohrlíkanið, sem hófst fljótlega um og upp úr 1914. Í því sambandi má nefna, að strax árið 1915 var fjallað um atómkenning Bohrs í fjórðu útgáfunni af kennslubók Chrstiansens, Lærebog i Fysik, sem eftirmaður hans, Knudsen, gaf út.  Jafnframt er vert að hafa í huga, að bæði Bohr og aðrir, einkum Sommerfeld, voru stöðugt að breyta og betrumbæta líkanið á næstu árum og kann það eitt að hafa vakið efasemdir í huga Þorkels.

Strax árið 1914 tóku að birtast greinar erlendis, meðal annars í enskum, bandarískum og þýskum tímaritum, þar sem reynt var að útskýra hugmyndir Bohrs á alþýðlegan hátt. Það var þó fyrst eftir lok fyrri heimsstyrjaldarinnar, sem „almenningur“ gat nálgast ítarlegri umfjöllun, meðal annars í bókum eins og Die Atomtheorie in ihrer neuesten Entwickelung eftir L. Graetz frá 1918 og Atombau und Spektrallinien eftir Sommerfeld frá 1919.

Árið 1922 urðu ákveðin þáttaskil í alþýðlegri kynningu á Bohr-atóminu. Þá kom út í Danmörku hið mikilvæga verk, Bohrs Atomteori Almenfattelig Fremstillet, eftir þá H. Holst og H.A. Kramers. Bókin var prýdd fjölda skýringamynda, meðal annars ýmsum teikningum af innri gerð atóma, sem Bohr hafði látið útbúa fyrir ýmsa fyrirlestra sína, en ekki gefið út áður á prenti. Hann hefur og eflaust hjálpað höfundunum með ýmsum öðrum hætti við samningu bókarinnar.

Önnur danska útgáfan af bók Holst og Kramers kom út 1929.

Bókin var fljótlega þýdd á önnur tungumál og höfundaröðinni jafnframt breytt, sennilega vegna þess að Kramers var mun þekktari fræðimaður en Holst. Margir aðrir höfundar alþýðurita notuðu þetta verk sem heimild á næstu árum og áratugum og fengu þaðan bæði myndir og hugmyndir að láni. Þar á meðal voru nokkrir Íslendingar.

Það var Trausti Ólafsson efnaverkfræðingur, sem fyrstur reið á vaðið hérlendis. Strax að loknu námi við Fjöllistakólann í Kaupmannahöfn, árið 1921, varð hann forstöðumaður Efnarannsóknastofu ríkisins og hóf jafnframt að kenna efnafræði við læknadeild Háskóla Íslands. Árið 1924 birti hann læsilega 15 síðna grein í Eimreiðinni undir heitinu Frumeindakenning nútímans, þar sem hann rekur sögu atómhyggju og atómrannsókna. Síðari helmingur greinarinnar fjallar um rannsóknir þeirra Thomsons, Rutherfords og Bohrs í atómfræðum og má segja, að þar sé Rutherford í aðalhlutverki. Um líkan Bohrs segir Trausti meðal annars (bls. 39-40):

Bohr hefir lagt til grundvallar rannsóknum sínum kenningar Plancks og Rutherfords, og það má segja, að hann hafi tekið við, þar sem Rutherford hætti. Hann beindi athugunum sínum einkum að rafeindunum, sem eru fyrir utan kjarnann. Hann hugsar sér, að þær gangi ekki ávalt í sömu, braut heldur geti flutst úr einni í aðra. Ef rafeindin fer úr ytri braut braut í innri, minnkar orkuinnihald frumeindarinnar, og þessi orka, sem frumeindin gefur þá frá sér, kemur fram sem ljós og gefur ákveðna línu í litbandi efnisins. Til þess að rafeindirnar flytjist úr innri braut í ytri, þarf frumeindin að fá orku frá umhverfinu [...] Sambandið milli orkunnar og og litar ljóssins er þannig, að E = h . n, þar sem E táknar orkuna, h óbreytilega tölu (Konstant) og n sveiflutölu [tíðni] ljóssins.

Trausti lýsir því jafnframt með einfaldri stærðfræði, hvernig líkan Bohrs getur útskýrt litróf vetnis. Árið eftir gerði hann enn betur, hélt fræðilegt erindi um efnið hjá Verkfræðingafélagi Íslands og birti það í tímariti félagsins undir heitinu Um atomkenningu Bohr’s.

Fyrsta myndin í íslenskri ritsmíð af líkani Bohrs af vetnisatóminu. Hún birtist í fræðilegri grein Trausta Ólafssonar, Um atomkenningu Bohr’s, frá 1925. Eins og aðrar myndir í grein Trausta, var hún fengin að láni úr bókinni Bohrs Atomteori Almenfattelig Fremstillet eftir Holst og Kramers frá 1922. Enga slíka mynd er að finna í verkum Bohrs sjálfs, og talið er að teikning af þessu tagi hafi fyrst séð dagsins ljós árið 1915 í greininni Recent Work on the Structure of the Atom eftir þá W.D. Harkins og E.D. Wilson (bls. 1406).

Eftir að Trausti hafði rutt brautina, tóku aðrir við keflinu og á árunum, sem eftir lifðu fram að seinni heimsstyrjöldinni, birtust ýmsar fróðlegar ritsmíðar um Bohr og verk hans í íslenskum bókum og tímaritum:

Ítarlegri skrá, sem jafnframt nær yfir lengra tímabil, er að finna í VI. kafla. Sjá einnig færsluna Saga efniskenninga – Ritaskrár.

 

Íslenskir eðlisfræðingar á dögum Bohrs

Áður hefur verið minnst á fyrstu „löggiltu“ íslensku eðlisfræðingana, þá  Nikulás Runólfsson  og Þorkel Þorkelsson, sem báðir luku magistersprófi áður en Bohr hóf kennslu við Kaupmannahafnarháskóla. Nikulás lést árið 1898 og Þorkell var aðstoðarmaður í tilraunaeðlisfræði við Fjöllistaskólann á árunum 1904 til 1910. Bohr hóf eðlisfræðinám sitt árið 1903 og því kann Þorkell að hafa leiðbeint honum í verklegum æfingum. Ég hef þó ekki fundið neinar heimildir um slíkt.

Fyrstu íslensku eðlisfræðingarnir: Nikulás Runólfsson (1851-1898) til vinstri og Þorkell Þorkelsson (1876-1961).

Bohr var sjálfur aðstoðarkennari við Fjöllistaskólann frá hausti 1912 til vors 1914. Hann hóf svo hefðbundna kennslu sem prófessor haustið 1916, en kenndi aðallega læknastúdentum grundvallaratriði eðlisfræðinnar og eðlisfræðinemum í framhaldsnámskeiðum í eðlisfræði. Mikilvægt er að hafa í huga, að árið 1924 fékk hann fulla lausn frá kennslustörfum. Það er því ólíklegt, að nokkur Íslendingur hafi setið hefðbundnar kennslustundir hjá Bohr. Ýmsir íslenskir Hafnarstúdentar hafa þó eflaust hlustað á einstaka fyrirlestra hans, ýmist alþýðlega eða fræðilega.

Sagan segir, að Steinþór Sigurðsson stjörnufræðingur hafi upphaflega ætlað sér í nám í eðlisfræði, þegar hann kom til Kaupmannahafnar að loknu stúdentsprófi 1923. Sem kunnugt er, sneri hann sér þó fljótlega að stjörnufræðinni og varð magister í greininni (cand.mag.) árið 1929.

Fyrsti Íslendingurinn, sem lauk prófi í eðlisfræði  á eftir Þorkatli Þorkelssyni var því Sveinn Þórðarsson. Hann var eitt ár, 1933-34, við Kaupmannahafnarháskóla, áður en hann fór til Jena í Þýskalandi og lauk þaðan doktorsprófi (dr. rer. nat.) í tilraunaeðlisfræði árið 1939.

Næstur á eftir Sveini kom svo Þorbjörn Sigurgeirsson, sem hóf eðlisfræðinám við Kaupmannahafnarháskóla haustið 1937. Hann lauk þar fyrrihlutaprófi 1940 og hóf í kjölfarið seinnihlutanám við Eðlisfræðistofnun Háskólans, þar sem Niels Bohr réð ríkjum. Því lauk með magistersgráðu (mag. scient.) sumarið 1943 og var lokaverkefni Þorbjörns í kjarneðlisfræði, unnið undir handleiðslu C. Möllers prófessors (sjá nánar í V. kafla).

Þorbjörn og Erik, einn af sonum Níelsar Bohr, voru samtímis við nám í Kaupmannahöfn og mynduðust með þeim sterk vináttubönd. Það leiddi aftur til náinnar vináttu við Bohr fjölskylduna og mun Bohr fljótlega hafa áttað sig á miklum hæfileikum Þorbjörns og vakið á þeim athygli.

Ljósmynd frá ráðstefnu í Kaupmannahöfn árið 1941, tekin í hinu fræga Auditorium A. Þorbjörn situr í öftustu röð, þriðji frá hægri, undir myndinni af H.C. Ørsted. Í röðinni fyrir framan hann og til hægri má sjá hálf hulinn Aage Bohr gægjast í átt að ljósmyndavélinni.  Í fremstu röðinni frá vinstri eru Niels Bohr, Torsten Gustafson, George de Hevesy og Jørgen Koch.  Í næstu röð, vinstra megin við Bohr sitja þeir Stefan Rozental og Christian Møller, aðalkennari Þorbjörns í kennilegri eðlisfræði.  Annar frá hægri í sömu röð er J.C. Jacobsen, aðalkennari Þorbjörns í tilraunaeðlisfræði. Í þriðju röðinni, fyrir aftan Hevesy, má svo sjá stjarnvísindamanninn fræga, Bengt Strømgren. Ljósmynd: Niels Bohr Archive.

Vert er að hafa í huga, að Danmörk var hersetin af Þjóðverjum, þegar hópmyndin hér að ofan var tekin. Einnig má minna á, að í lok ársins 1941 kom Heisenberg í hina frægu heimsókn til Bohrs. Nánar er rætt um þann atburð í V. kafla.

Að loknu magistersprófi fékk Þorbjörn vinnu við rannsóknir á Eðlisfræðistofnuninni. Adam var þó ekki lengi í Paradís, því í desember 1943 neyddist hann til að flýja til Svíþjóðar undan ofsóknum þýska hersins. Bohr og ýmsir samstarfsmenn hans, höfðu einnig flúið þangað nokkru áður.

Þýskur hervörður við innganginn að Eðlisfræðistofnun Kaupmannahafnarháskóla í desember 1943. Mynd: Niels Bohr Archive.

Eftir dvölina í Svíþjóð kom Þorbjörn heim vorið 1945, en strax um sumarið fór hann til Bandaríkjana, þar sem hann vann meðal annars hjá eðlisfræðingunum M. Delbrück og J.A. Wheeler, sem báðir voru góðir kunningjar Bohrs og undir verulegum áhrifum frá honum. Þorbjörn kom svo til Íslands, alkominn, haustið 1947, en 1952-53 var hann þó í leyfi við hina kennilegu deild CERN í Kaupmannahöfn, sem Bohr stjórnaði. Um þá dvöl verður nánar  rætt í kafla IVb.

Mynd, sem fylgdi frétt Þjóðviljans af heimkomu Þorbjörns Sigurgeirssonar í september 1947.

Í lokin er rétt að nefna, að næstu þrír íslensku eðlisfræðingarnir á eftir Þorbirni voru þeir Magnús Magnússon (M.A. frá Cambridge University 1952), Ari Brynjólfsson (mag. scient. 1954; dr. phil. 1973) og Páll Theodórsson (mag. scient. 1955).

Ari og Páll stunduðu báðir nám við Kaupmannahafnarháskóla á meðan Bohr var enn á lífi, og unnu síðan um hríð við rannsóknastöðina í Risö, sem Bohr átti mikinn þátt í að koma á fót. Hann var einnig einn helsti hvatamaðurinn að stofnun NORDITA í Kaupmannahöfn, stofnunar, þar sem Þorbjörn varð fyrsti íslenski stjórnarfulltrúinn og Magnús fyrsti íslenski styrkþeginn og síðar stjórnarmeðlimur. Um allt þetta verður nánar rætt í kafla IVc.

 

Til baka í efnisyfirlitið

 

Um Einar H. Guðmundsson

Prófessor emeritus við Háskóla Íslands - Tölvupóstfang: einar@hi.is - Vefsíða: https://notendur.hi.is/einar/
Þessi færsla var birt undir Eðlisfræði, Efnafræði, Tuttugasta og fyrsta öldin, Tuttugasta öldin. Bókamerkja beinan tengil.