D a s   P h y s i k e r - R e l i e f  a m  K G T

Niels Bohr
Bohr, Niels Hendrick David (1885-1962), dänischer Physiker und Nobelpreisträger, der u.a. wichtige und grundlegende Beiträge zur Kernphysik sowie zum Verständnis des atomaren Aufbaus lieferte. Bohr war der Sohn eines Professors für Physiologie und wurde am 7.Oktober 1885 in Kopenhagen geboren. Er studierte an der Universität Kopenhagen und erlangte dort im Jahr 1911 seine Doktorwürde. Noch im gleichen Jahr ging Bohr an die Universität Cambridge in England, um bei Joseph John Thomson Kernphysik zu studieren. Bald darauf begab er sich an die Universität Manchester, um mit Ernest Rutherford zusammenzuarbeiten. Bohrs Theorie zur atomaren Struktur erschien zwischen 1913 und 1915 in verschiedenen Fachzeitschriften. Seine Arbeit war vom Rutherford'schen Atommodell abgeleitet, nach dem das Atom aus einem dichten Kern besteht, der von einem Schwarm viel leichterer Elektronen umgeben ist. Bohrs Atommodell stützte sich auf die Quantentheorie und das Planck'sche Wirkungsquantum (das Verhältnis zwischen der Energie des Quants und der Strahlungsfrequenz). Nach dem Modell emittiert ein Atom nur dann elektromagnetische Strahlung, wenn ein Elektron im Atom von einem höheren Quantenniveau zu einem niederen übergeht. Das Bohr'sche Atommodell war ein entscheidender Beitrag für weitere Entwicklungen in der theoretischen Atomphysik. Für seine Arbeiten auf diesem Gebiet erhielt der Wissenschaftler 1922 den Nobelpreis für Physik. Im Jahr 1916 kehrte Bohr als Professor für Physik an die Universität Kopenhagen zurück, wo er ab 1920 dem neu gegründeten Institut für theoretische Physik als Direktor vorstand. Dort entwickelte Bohr eine Theorie, die die Quantenzahlen in große Systeme gliedert, die aus klassischen Gesetzen abgeleitet sind. Neben dieser Theorie lieferte Bohr weitere wichtige Beiträge zur theoretischen Physik. Seine Arbeit bereitete den Weg für die Vorstellung, dass sich Elektronen in Schalen aufhalten und dass die Elektronen in der äußersten Schale die chemischen Eigenschaften des Atoms festlegen. Bohr lehrte an vielen Universitäten als Gastprofessor.

Im Jahr 1939 überzeugte Bohr, nachdem er die Kernspaltungsexperimente der deutschen Physiker Otto Hahn und Fritz Strassmann in ihrer Tragweite erfasst hatte, die Teilnehmer einer wissenschaftlichen Konferenz in den USA von der Bedeutung dieser Experimente. Zusammen mit dem amerikanischen Physiker John A.Wheeler stellte Bohr eine Theorie der Kernspaltung auf. Nach seiner Auffassung sollte es im Fall des Urans der Kern des Isotop235 sein, der bei dem Prozess gespalten wird - der experimentelle Beleg gelang nur kurze Zeit später. Bohr kehrte nach Dänemark zurück und wurde nach der deutschen Okkupation im Jahr 1940 zum Bleiben gezwungen. Im September 1943 informierte ihn die dänische Widerstandsbewegung, dass die Gestapo seine Verschleppung nach Deutschland plane. Er entschloss sich zur Flucht nach Schweden, die ihm und seiner Familie unter Lebensgefahr gelang. Von Schweden aus setzte die Familie nach England über und reiste weiter in die USA. Dort arbeitete Bohr in Los Alamos (New Mexico) an dem Projekt mit, das zur Entwicklung der Atombombe führte. Nach der Explosion der Bombe 1945 widersetzte sich der Physiker der Geheimhaltungspflicht über das Projekt, weil er die Folgen dieser verhängnisvollen neuen Entwicklung fürchtete. Bohr engagierte sich für eine internationale Kontrolle von Atomwaffen. 1945 ging Bohr wieder an die Universität Kopenhagen, wo er unverzüglich an der friedlichen Nutzung der Kernenergie zu arbeiten begann. Er organisierte die erste Atoms for Peace Conference (Konferenz zur friedlichen Nutzung der Atomenergie), die 1955 in Genf stattfand. Bohr starb am 18.November 1962 in Kopenhagen.

Text: Microsoft Encarta Enzyklopädie 99

 

Niels Bohr im Examen:

Die folgende Anekdote soll sich tatsächlich während einer Physikprüfung an der Universität von Kopenhagen abgespielt haben:

Die Prüfungsfrage lautete: "Beschreiben Sie, wie man die Höhe eines Wolkenkratzers mit einem Barometer feststellt."

Ein Kursteilnehmer antwortete: "Sie binden ein langes Stück Schnur an den Ansatz des Barometers, senken dann das Barometer vom Dach des Wolkenkratzers zum Boden. Die Länge der Schnur plus die Länge des Barometers entspricht der Höhe des Gebäudes."

Diese in hohem Grade originelle Antwort entrüstete den Prüfer dermaßen, dass der Kursteilnehmer sofort entlassen wurde. Dieser appellierte an seine Grundrechte mit der Begründung, dass seine Antwort unbestreitbar korrekt war, und die Universität ernannte einen unabhängigen Schiedsrichter, um den Fall zu entscheiden. Der Schiedsrichter urteilte, dass die Antwort in der Tat korrekt war, aber kein wahrnehmbares Wissen von Physik zeige. Um das Problem zu lösen, wurde entschieden, den Kursteilnehmer nochmals herein zu bitten und ihm sechs Minuten zuzugestehen, in denen er eine mündliche Antwort geben konnte, die mindestens eine minimale Vertrautheit mit den Grundprinzipien von Physik zeigte.

Für fünf Minuten saß der Kursteilnehmer still, den Kopf nach vorne und in Gedanken versunken. Der Schiedsrichter erinnerte ihn, dass die Zeit lief, worauf der Kursteilnehmer antwortete, dass er einige extrem relevante Antworten hatte, sich aber nicht entscheiden könne, welche er verwenden solle.

Als ihm geraten wurde, sich zu beeilen, antwortete er wie folgt:

"Erstens könnten Sie das Barometer bis zum Dach des Wolkenkratzers nehmen, es über den Rand fallen lassen und die Zeit messen, die es braucht, um den Boden zu erreichen. Die Höhe des Gebäudes kann mit der Formel H=0.5g x t im Quadrat berechnet werden. Das Barometer wäre allerdings dahin!

Oder, falls die Sonne scheint, könnten Sie die Höhe des Barometers messen, es hochstellen und die Länge seines Schattens messen. Dann messen Sie die Länge des Schattens des Wolkenkratzers, anschließend ist es eine einfache Sache, anhand der proportionalen Arithmetik die Höhe des Wolkenkratzers zu berechnen.

Wenn Sie aber in einem hohem Grade wissenschaftlich sein wollen, könnten Sie ein kurzes Stück Schnur an das Barometer binden und es schwingen lassen wie ein Pendel, zuerst auf dem Boden und dann auf dem Dach des Wolkenkratzers. Die Höhe entspricht der Abweichung der gravitationalen Wiederherstellungskraft T=2 pi im Quadrat (l/g).

Oder, wenn der Wolkenkratzer eine äußere Nottreppe besitzt, würde es am einfachsten gehen, da hinauf zu steigen, die Höhe des Wolkenkratzers in Barometerlängen abzuhaken und oben zusammenzählen.

Wenn Sie aber bloß eine langweilige und orthodoxe Lösung wünschen, dann können Sie selbstverständlich das Barometer benutzen, um den Luftdruck auf dem Dach des Wolkenkratzers und auf dem Grund zu messen und den Unterschied bezüglich der Millibare umzuwandeln, um die Höhe des Gebäudes zu berechnen.

Aber, da wir ständig aufgefordert werden, die Unabhängigkeit des Verstandes zu üben und wissenschaftliche Methoden anzuwenden, würde es ohne Zweifel viel einfacher sein, an der Tür des Hausmeisters zu klopfen und ihm zu sagen: "Wenn Sie ein nettes neues Barometer möchten, gebe ich Ihnen dieses hier, vorausgesetzt Sie sagen mir die Höhe dieses Wolkenkratzers."

Der Kursteilnehmer war - so die Anekdote - Niels Bohr.
Niels Bohr gelang 1913 die Anwendung der Quantenhypothese (Max Planck 1900, Albert Einstein ab 1905) auf das planetarische Atommodell von Ernest Rutherford; er schuf so das Bohrsche Atommodell. 1922 war er der erste Däne überhaupt, der den Nobelpreis für Physik gewann.

Anekdote wie Biographie zeigen uns einen Mann, der stets gegen Paradigmen (vorbildhafte, schematische Antworten) in der Wissenschaft ankämpfte, mit tiefer Liebe zur Forschung, mit stillem Humor und mit der Fähigkeit, anschaulich zu beschreiben - und mit einem unbändigen Stolz, in seiner Beschreibung der Wirklichkeit zwar nachvollziehbare Modelle zu akzeptieren und aufzustellen, sich aber nicht von reinen Konventionen aufhalten und eingrenzen zu lassen.

Weitere Informationen über Niels Bohr:

Mit Bohrs Modell konnten erstmalig die Spektralserien des Elements Wasserstoff theoretisch berechnet werden. Diesen Ansatz verallgemeinerte er auch für die anderen Elemente. Bohr entdeckte das nach ihm benannte Korrespondenzprinzip, das eine heuristische Beziehung zwischen den Gesetzen der klassischen Mechanik und denen der Quantentheorie herstellte. 1927 entwickelte er zusammen mit Werner Heisenberg die Kopenhagener Deutung des quantentheoretischen Formalismus. 1935/36 stellte er zur Erklärung der Kernreaktionen bei Teilchenbeschuss das Sandsackmodell der Atomkerne auf. 1943-45 arbeitete er in Los Alamos (USA) an der Entwicklung der Atombombe. Niels Bohr lebte und starb in Kopenhagen.

Niels' jüngerer Bruder Harald war ein bedeutender dänischer Mathematiker, sein Sohn Aage Niels erhielt für seine Arbeiten über Atomkerne 1975 mit Mottelson und Rainwater ebenfalls den Nobelpreis für Physik.

Danke an Christiane Sutter für Anekdote und Infos!
© Klettgau-Gymnasium Tiengen
www.kgt.de