Navzdory všemu, co jsem už slyšel, z čistě lidského hlediska byl dojem z Bohrovy osobnosti zcela neočekávaný. Sotva bude kdy existovat člověk, který by dosáhl takového nesmírného vnějšího a vnitřního úspěchu, člověk, jenž by byl v oblasti své práce celým světem honorován téměř jako polobůh, a který by přesto zůstal nikoli snad přímo skromný a prostý sebevědomí, ale řekněme ostýchavý a nesmělý jako student teologie."

Erwin Schrödinger

 

Niels Henrik David Bohr

 

Bohrův život v kontextu vývoje kvantové teorie 
 (draft)

Postupně doplňovaný a zatím stylisticky či gramaticky neupravovaný Bohrův životopis v datech a heslech včetně informací k dalším významným událostem spojených s Bohrem, jeho vědeckým životem a vznikem kvantové teorie.

* „B.“ zkratka za Nielse Bohra; „z“ zemřel; /NC/ nositel Nobelovy ceny

 

Z níže uvedených zdrojů je parafrázováno, překládáno a citováno.

Hlavní zdroje:

  1. Filip Grygar: Komplementární myšlení Nielse Bohra v kontextu fyziky, filosofie a biologie & Šest vybraných textů N. Bohra k otázkám biologie. Pavel Mervart, Červený Kostelec 2014.
  2. Filip Grygar: Historická, filosofická a fyzikální reflexe Bohrova převratného pojednání z roku 1913. In: DVT, No. 1, Vol. XLVI, Praha 2013, s. 3–26. 
  3. Abraham Pais: Niels Bohr’s Times, In Physics, Philosophy, and Polity. Oxford – New York – Toronto, Oxford University Press 1991.
  4. Bohrovy články a sebrané spisy.
  5. Internet a další knihy či články k N. Bohrovi.

* Za upozornění na možné chyby v datech či na jiné nedostatky budeme vděční *

 

1690: Holandský matematik a fyzik Christiaan Huygens (1629–1695) navrhnul, že světlo má ondulační či mechanicky vlnový charakter, tj. skládá se z šířících se vln prostřednictvím světelného éteru.

1704: Anglický matematik, fyzik, filosof a mystik Isaac Newton (1643–1727) navrhnul, že světlo se skládá z přímočarého proudu extrémně drobných částic (korpuskulí).

1740-1: Narození Christiana Baara, Bohrova pra-pradědečka, ve vévodství Mecklenburgském, nyní součást Německa (z. 1800). Stal se vojákem, střelcem v batalionu, pod vedením německého prince.

1770: Po propuštění z vojenské služby se Christian Baar usadil v dánském městě Helsingøru (Elsinore), kde pracoval jako zahradník. Byl čtyřikrát ženatý: 1) Augusta Elisabeth Giese (1711–1771). 2) Catherine Lisbeth Weidemann (1755–1772). 3) Johanne Engelke Bomholt (cca 1749–1789). 4) Regina Bolwig (cca 1749–1795). Měl celkem devět dětí.

1771: Christianovi Baarovi a Augustě Elisabeth Baarové (Giesové) se narodil syn Christian Friderich Baar. Děťátko umřelo tentýž rok.

1772: Christian Baar si bere Catherine Lisbeth Weidemannovou, která záhy umírá (zřejmě kvůli těhotenským problémům).

1773: Z třetího manželství s Johanne Engelke Bomholt (z. 1789) z Norska pochází již jméno Bohr. Příjmení narozeného syna Christiana Frederika /Fredrik/ Gottfreda (z. 1832) nechal Christian Baar zaregistrovat pod jménem Bohr. Příčina změny jména není známá. Nicméně v dánštině se dvojité aa čte jako oh. Christian Frederik Bohr byl první z rodu, který vstoupil na univerzitu v Kodani. Studoval varhany a housle. Byl učitelem hudby a vědy, všestranný vzdělanec, vědec – fundovaný v matematice a fyzice. Publikoval tucet učebnic či vědeckých knih.

1776: Christian Baar se stal v Helsingøru právoplatným občanem a s Johanne Engelke Bomholt měl dalšího syna Petera Georga Bohra, B. pradědečka (z. 1847). Ten vystudoval teologii a stal se učitelem. 1818 byl jmenován ředitelem Latinské školy (Den lærde skole) v Røne. Napsal několik zejména pedagogických článků. První manželství Petera Georga Bohra bylo bezdětné a rozpadlo se. Bohr měl posléze s druhou manželkou Brigitte Steenberg Sandalovou, dcerou ministra, čtyři syny a dvě dcery. Synové studovali teologii, dva se stali ministři a dva učitelé.

1795: Po smrti manželky Johanne Engelke Bomholt se Christian Baar znovu oženil. Roku 1790 si bere Reginu Bowig a ze čtvrtého manželství (tři děti) pochází první křestní jméno Niels. Narodil se jim Niels Erdmann Bohr (z. cca1854). 

19. století

1803: Britský všestranný vědec Thomas Young (1773–1829) a francouzský fyzik Augustin-Jean Fresnel (1788–1827) pomocí dvojštěrbinového pokusu prokázali vlnové pojetí světla. Světelný svazek procházející dvěma rovnoběžnými štěrbinami je typem vlnění, které interferuje. Svazek se průchodem štěrbin ohýbá a skládá (pro představu takto interferují vlny po dvou vhozených kamenech do rybníka) a na zadním stínítku vytváří tzv. interferenční obrazec (viditelné svislé proužky kde se vlny složily a kde se vlny zrušily, tam proužek chybí). Více k tomuto, dodnes záhadnému a vylepšovanému, experimentu zde: https://www.youtube.com/watch?v=JlsPC2BW_UI 

1813: Peteru Georgovi Bohrovi se narodil Henrik Georg Christian Bohr, B. dědeček (z. 1880). Studoval teologii. Velký vzdělanec a gentleman, učil latinu, historii a geografii na Westenske Institutu (latinská škole) v Kodani. Ačkoli občas používal na studenty rákosku, byl velice oblíbený. Později se zde stal ředitelem. 1860 mohl užívat titul profesor za své odborné učebnice a další příspěvky.

1826: Narození anglo-irského fyzika Georga J. Stoneyho (z. 1911), který zavedl pojem elektron.

1825: Narození švýcarského matematika a matematického fyzika Johanna J. Balmera (z. 1898). Balmer byl učitelem na dívčí škole a jako matematik byl fascinován hledáním numerologických a geometrických souvislostí ve všem, co ho napadlo nebo co mu jeho přátelé dali k řešení. Nakonec se stal soukromým docentem. Za svůj život publikoval tři články, ve věku šedesáti let dva a v sedmdesáti dvou letech jeden fyzikální článek. První dva mu zajistili slávu. Balmer přišel s tzv. Balmerovou rovnicí, která se týkala pravidelností v pozorovaném optickém spektru atomu vodíku neboli jednoduchého početního vztahu mezi vlnovými délkami (tehdy ještě ne zcela přesně naměřenými) pozorovaných spektrálních čar. Každý chemický prvek má vlastní rozložení jasně zářivých čar a Balmerovi se povedlo jen z mála naměřených údajů rozluštit jejich zákonitost. Správnost své rovnice si mohl brzy ověřit díky dalším naměřeným čarám při astronomických observacích. 

B. rovnici aplikoval po 7. únoru 1913 na své výpočty už v téměř hotovém článku ke konstituci (struktuře) atomů a molekul. Abraham Pais uvádí, že „téměř třicet let nikdo nevěděl, co se pokoušela uvedená formule říct. Potom přišel Bohr.“ Sám B. vzpomíná: „Jakmile jsem spatřil Balmerovu rovnici, celá záležitost mi byla ihned jasná.“ Gerald Holton zase zdůrazňuje toto: B.narazil na tyto aspekty teprve v poslední minutě /…/ kdy již podstatná část jeho článku byla hotova“.

1826: Narození matematika Georga Friedricha Bernharda Riemanna (z. 1866). B. silně zaujala Riemannova představa tzv. vícehodnotovým funkcí či logiky.

1831: Narození B. babičky z matčiny strany Jenny Raphael v Hamburgu. Pocházela ze vzdělanecké a anglo-židovské rodiny bankéře Johna Raphaela. Její předci žili také v Holandsku a Německu. B. babička byla opravdovou milující babičkou, již uctívalo i služebnictvo. Naučila se plynně dánsky.

1845: Narození německého fyzika a vynikajícího experimentátora Wilhelma C. Röntgena /NC/ (z. 1923).

1840: Henrik Georg Christian Bohr si vzal Augustu Rimestadovou, dceru soudce. Měli sedm dětí.

1849: B. dědeček z matčiny strany David Baruch Adler pocházející z rodiny Isaaca Davida Adlera, který se usadil na konci 18. století v Kodani, se oženil v New Synagogue v Londýně s B. babičkou Jenny Raphael. David Baruch Adler se od šestnácti let učil obchodním záležitostem, nejprve v Hamburgu a potom v Londýně. V roce 1848 po smrti otce založil vlastní firmu Martin Levin & Adler v Londýně.

1850: David a Jenny Adlerovi se přestěhovali do Dánska. David Baruch Adler byl ústřední postavou dánského finančního světa. Založil zde pobočku Londýnské firmy. Byl spoluzakladatel Privatbanken (1856) a Handelsbanken (1873). Byl Dánem, ale nezapomínal na své židovské kořeny, ačkoliv vyznával náboženskou toleranci po vzoru Lessingovy knihy Moudrý Nathan (Nathan der Weise). Celý život byl členem Židovské kongregace (řadu let měl i vyšší funkce). Účastnil se též politického života, zasedal v letech 1864–1869 v parlamentu ve Folketing (Dolní sněmovně), pak do své smrti v Landsting (Horní sněmovna). Prosazoval lidská práva a liberální ekonomickou politiku. Zdatným politickým řečníkem v politických debatách nebyl, nedokázal držet na uzdě svůj silný temperament. 9 let zastával funkci v městské radě v Kodani. Byl spoluzakladatelem a členem Grosserer-Societetet (Dánské obchodní komory). Přispěl na dekoraci Národního divadla v Kodani a na dánskou účast na Pařížské výstavě v roce 1878.

1854: Narození švédského fyzika Johannese (Janne) Roberta Rydberga (z. 1919), který se domníval, že k vysvětlení periodického systému chemických prvků je nutné systematické porozumění a propočítání emitovaných spektrálních čar různých prvků, které byly ovlivněny teplem nebo elektřinou. V roce 1888 vymyslel nezávisle na J. J. Balmerovi (viz výše) svoji rovnici, která dokázala predikovat vlnové délky a série spektrálních čar různých prvků. Posléze si uvědomil podobnosti s dříve provedenými Balmerovými výpočty u spektrálních čar atomu vodíku. Balmerova rovnice je speciálním případem Rydbergovy rovnice, v níž Rydberg používal svoji konstantu.

1855: Henriku Georgovi Christianovi Bohrovi se narodil třetí ze synů Christian Harald Lauritz Peter Emil Bohr, B. otec (z. 1911). Byl první v přímé linii Bohrů, který se narodil přímo v Kodani. Byl nejprve vzděláván doma a potom navštěvoval školu, kde učil jeho otec. Prvořadým zájmem pro Christiana H. L. P. E. Bohra byla přírodověda, což se projevovalo už tím, že malý Christian s velkým zápalem sbíral živočišné kosterní pozůstatky a vycpané živočichy. První z rodiny získal titul Ph.D.; v medicíně. Jeho životní kariéra se obrátila k experimentální fyziologii. 1881 se stal soukromým docentem a 1890 profesorem. 1885 obdržel vyznamenání Dánské akademie vědy. 1905–06 byl rektorem Kodaňské univerzity. Je po něm pojmenovaný tzv. Bohrův efekt. Několikrát byl navržený na Nobelovu cenu, jeho výsledky však tehdy ještě nebylo možné potvrdit. Christian H. L. P. E. Bohr byl oblíbený člověk, všestranný vzdělanec, ovládal jazyky, vyznavač emancipace žen, milovník islandských ság, W. Goetha, L. Holberga, vyznavač kantovského teleologismu nebo kopané. Kopanou pomáhal prosadit v Dánsku.

1856: Narození britského experimentálního fyzika Josepha Johna Thomsona /NC/ (z. 1940); zvaného Džej Džej dle výslovnosti dvou počátečních písmen J. a J. Více viz níže.

1858: Narození německého fyzika Maxe K. E. L. Plancka /NC/ (z. 1947). Více viz níže.

1859: Narození Hanny Adlerové, B. tety (z. 1947). Hanna byla jedna ze dvou prvních žen v Dánsku, jež vystudovaly v roce 1892 fyziku na univerzitě. Druhá žena, Kirstine Meyer rozená Bjerrumová, získala posléze doktorský titul a zabývala se historií vědy. B., vedle své tety, tuto její kolegyni velmi ctil. Obě dámy měly veliký vliv na B. vědeckou výchovu. Teta s dětmi Christiana H. L. P. E. Bohra a její sestry Ellen Adlerové (viz níže) chodila na výstavy nebo do muzeí a o letních prázdninách na dlouhých procházkách nebo výletech na kolech s nimi neustále rozprávěla o životě a o přírodě. Hanna založila v Dánsku soukromou školu, kde se používaly nové výukové metody; například malé třídy a krátké vyučovací hodiny. Za nacistické okupace byla v roce 1943 ve věku 84 let zadržena a měla být poslána do Terezína. Na žádost dánských vysokých úředníků, rektora univerzity a 400 jejích žáků, byla propuštěna. Měla velký vliv i na Inge  Lehmannovou, dánskou seismoložku a geofyzičku, která objevila vnitřní jádro země; Lehmannová také byla asistentkou geodeta Nielse Nørlunda, jehož sestru Margrethu si vzal B.

1860: Narození Ellen Adlerové, B. matky (z. 1930).

1860: Počátky kvantitativních spektrálních analýz. Každá látka či chemický prvek může světlo či záření pohlcovat nebo vyzařovat, při těchto procesech o sobě všechny chemické prvky dávají vědět skrze pozorovatelné nebo měřitelné spektrum různě barevných nespojitých čar. Každý prvek má vlastní rozložení jasně zářivých čar.

1868: Narození německého teoretického fyzika Arnolda J. W. Sommerfelda (z. 1951). Zavedl druhé a čtvrté kvantové číslo, konstantu jemné struktury, je průkopníkem vlnové teorie paprsků X (Rentgenovy paprsky).

1871: Narození novozélandského fyzika a významného experimentátora Ernesta Rutherforda /NC/ (z. 1937). Hrál ragby, zabýval se radioaktivitou, je považovaný za zakladatele budoucí nukleární fyziky. Pracoval na univerzitě v Manchesteru a pak v Cambridge. Blízký přítel B.

1838–1851: Vznikající koncepce elektronů I. Britský chemik, lékař, přírodní filosof a průmyslník Richard Laming ve svých publikacích z let 1838 až 1851 uváděl hypotézu existence subatomárních nabitých částic. Zobrazil atom, který byl složen z materiálního jádra obklopeného „elektrosférou“, což byly soustředné obaly elektrických částic.

1871: Vznikající koncepce elektronů II. Cromwell F. Varley (1828–1883) se domníval, že světelné oblouky (Goldsteinovy katodové paprsky), jež vznikají ve skleněné (katodové) trubici se zředěným plynem a osazenými elektrodami pro příjem vysokého napětí, jsou složeny ze svazku elektricky ovlivněných ztenčených částic hmoty, které do sebe narážejí a odchylují se díky elektromagnetu.

1874–1894: Vznikající koncepce elektronů III. George J. Stoney (1826–1911) přišel při pokusech s průchodem elektrického proudu vodními roztoky s hypotézou, že v atomu existuje ještě základnější zcela neviditelná entita nesoucí elektrický náboj či absolutní jednotka kvantity elektřiny. Výslovně ji pojmenoval v roce 1891 elektron (jako atom elektřiny) a publikoval ve Filosofickém magazínu v roce 1894.

1873: B. dědeček David Baruch Adler koupil panství ve Ved Stranden 14, kam se přestěhovala jeho rodina s šesti dětmi a služebnictvem. Kodaňské panské sídlo stojí přímo naproti královskému paláci Christiansborgu (královský do roku 1794); dnes sídlo dánského parlamentu. Po smrti D. B. Adlera 1878 žila v sídle až do své smrti 1902 jeho manželka Jenny Adlerová, B. babička.

1875: Státním výnosem bylo umožněno dánským ženám studovat univerzitu. Jedním, kdo později připravoval ženy ke studiu na univerzitu, byl Christian Bohr. Do jedné z nastávajících studentek se Bohr zamiloval, jmenovala se Ellen Adlerová. Se studiem skončila.

1879: Narození německého teoretického fyzika Alberta Einsteina /NC/ (z. 1955). B. přítel.

1881: 14. prosince sňatek B. rodičů Christiana H. L. P. E. Bohra a Ellen Adlerové. U Bohrů doma panovalo liberální náboženské prostředí. Politické smýšlení rodiny bylo rovněž liberální, otevřené většímu spektru politických názorů.

1882: Narození německého fyzika Jamese Francka /NC/ (z. 1964). Působil v Bohrově ústavu. B. přítel.

1883: Ve Ved Stranden 14 narození Jenny Bohrové, B. starší sestry. Trpěla maniodepresivitou, studovala historii v Kodani a prošla kurzy angličtiny na Oxfordu. Učila historii ve škole Hanny Alderové a v Helsingoru. Její handicap však bránil Jenny plně se věnovat pedagogické činnosti.

1885: Narození Georga von Hevesyho /NC/ (z. 1966). Radiochemik maďarského původu, který kvůli antisemitismu dvakrát emigroval (z Maďarska v roce 1919 a pak v roce 1934 z Německa) do Bohrova ústavu. B. přítel.

1885: 7. října se ve Ved Stranden 14 narodil Niels Henrik David Bohr /NC/.

1885: Johann Jakob Balmer (1825–1898, více viz výše), švýcarský matematik a matematický fyzik, publikoval svoji rovnici pro výpočet frekvencí spektrálních čar vodíkového atomu. Rovnice se týkala jednoduchého početního vztahu mezi vlnovými délkami pozorovaných spektrálních čar či jejich pravidelností v pozorovaném optickém spektru atomu vodíku. Jednoduchou rovnici B. využil v únoru 1913 pro svůj model atomu.

1886: Christian Bohr se stal docentem fyziologie na Kodaňské univerzitě. Jeho rodina se přestěhovala do Kirurgisk Akademi (Chirurgická Akademie). Zde B. žil až do získání titulu doktora filosofie v roce 1911.

1886: Narození experimentálního fyzika a B. celoživotního kolegy a přítele Hanse Mariuse Hansena (z. 1956). Hansen se zabýval zejména atomární spektroskopií a byl to on, kdo v únoru roku 1913 B. upozornil na jednoduchou rovnici opatřenou Balmerovu konstantou (viz výše) pro výpočet spektrálních čar. Od dubna 1911 do srpna 1912 pobýval v Göttingen, v důležitém experimentálním centru pro atomovou spektroskopii. Po návratu do Kodaně sepsal disertační práci, již obhájil v červnu 1913. Posléze pracoval na Kodaňské univerzitě, profesorem se stal v roce 1923 a vedoucím nově zřízené univerzitní biofyzikální laboratoře se stal v roce 1928. V letech 1948 až 1956 byl rektorem univerzity.

1887: 22. dubna se narodil Harald August Bohr, B. mladší bratr. Oba bratři si byli od malička velice blízcí. Aniž by jeden řekl slovo, druhý věděl co si ten první myslí, takže když například B. později vysvětloval někomu kvantovou teorii a najednou nevěděl, jak se vhodně vyjádřit, Harald ihned přispěchal s výstižným příkladem nebo řešením, občas se také stalo, že B. musel naslouchajícím říci, že bude přínosnější, když počkají na Haralda, který jim to dokáže ještě lépe vysvětlit. Harald byl významným matematikem a po celý život byl B. nepostradatelný vědecký rádce. Harald byl dokonce členem dánského týmu, jenž na londýnské olympiádě v roce 1908 získal stříbrnou medaili. B. byl jen tuctovým fotbalovým brankářem. Pokud se při hře opravdu věnoval chytání a nikoliv přemýšlení, byl i v brance výtečný, jednou však na něj museli diváci zakřičet, aby mu do branky nespadl míč, který letěl z druhé poloviny hřiště, neboť zjistili, že je zaujat dočista něčím úplně jiným. Naprostá soustředěnost na věc u obou bratrů byla památná, což dokresluje jejich matka, která s nimi jednou jela v tramvaji a něco poutavého jim vyprávěla. Nějací manželé, když uviděli oba kluky, jak strnule s otevřenými ústy civí na maminku, řekla prý paní svému manželovi: „Podívej na ně, chudák jejich matka.“

1887: Narození rakouského teoretického fyzika Erwina Rudolfa Josefa Alexandera  Schrödingera tvůrce vlnové mechaniky /NC/ (z. 1961).

1890: Christian Bohr je povýšen na profesora.

1890: 7. března narození Margrethy Nørlundové, B. manželky.

1891: 1. října B. začal chodit do školy, do Gamelholms Latin og Realskole.

1891: 6. října jsou B., Jenny a Harald pokřtěni v Garnisonskirken, v lutheránském kostele.

1891: George J. Stoney výslovně použil pojem elektron (ke koncepci elektronu viz výše).

1892: Narození George P. Thomsona (z. 1975), syna J. J. Thomsona. V roce 1927 prokázal vlnové chování elektronů /NC/.

1894: George J. Stoney publikoval článek ve Filosofickém magazínu s pojmem elektron.

1895: W. Röntgen objevil paprsky X známé pod pozdějším názvem Rentgenové záření. V roce 1901 získal jako vůbec první /NC/ za fyziku.

1896: Francouzský fyzik Henri Bescquerel (1852–1908) prováděl první pozorování radioaktivního záření /NC/.

1896: Zeemanův jev. Pieter Zeeman (1865–1943) /NC/ pozoroval to, co předvídal již Michael Faraday. Pozorovatelné spektrální čáry světla jsou ovlivňovány za přítomnosti magnetického pole takovým způsobem, že se rozdělují do několika komponent (sudé a liché) a každá nabývá určitelné polarizace. K tomuto jevu také dochází za přítomnosti elektrického pole (Starkův jev - viz níže). Další doplnění a vysvětlení přinesl B. model atomu či molekul. Přeskakování elektronů mezi jednotlivými energetickými hladinami atomů je doprovázeno vyzářením / pohlcením různé intenzity a povahy polarizovaného světla (kvant či fotonů).

1897: J. J. Thomson, Džej Džej, dokázal stanovit poměr elektrického náboje elektronů (místo pojmu elektronu tehdy používal opisu: primordiální atom elektřiny, negativně nabitá korpuskule hmoty či stručně korpuskule) ve vztahu k jejich hmotnosti, tj. měrný náboj elektronu (a hodnotu velikosti elementárního náboje e změřil R. A. Millikan v roce 1914). Tím se mu podařilo prokázat, že elektron je nová elementární částice přibližně tisíckrát lehčí než atom. Thomson za svůj objev elektronů jakožto nedělitelných částic dostal Nobelovu cenu v roce 1906. Kuriózní je, že jeho syn George P. Thomson dostal v roce 1937 Nobelovu cenu za vlnové chování elektronů.

Intelektuální vlivy

1. Teta Hanna Adlerová v útlém věku (viz výše)

2. Na B. a Haralda měly v době dospívání zásadní vliv pravidelné filosoficko-přírodovědné diskuse, které u nich doma po večerech vedl jejich otec Christian se svými přáteli, s filosofem Haraldem Høffdingem, filologem Vilhelmem Thomsenem a fyzikem Christianem Christiansenem. Dále B. vzpomíná, že otec vedl diskuse o problémech vitalistických a mechanicistických přístupů zejména s patologem Carlem Langem a anatomem Johanem Henrikem Chievitzem. Pozice Christiana Bohra byla v obecné rovině ve vztahu k problému živé přírody interdisciplinární, výsledkem byl nakonec paradoxní přístup, který povýšil na pravidlo. HØffding vzpomíná:  „Christian Bohr jako fyziolog a žák lipského vědce Ludwiga [Carl F. W. Ludwig] sledoval linii, která vyžadovala striktní aplikaci fyzikálních a chemických metod ve fyziologii. Mimo laboratoř byl vášnivý vyznavač Goetha, a když hovořil o praktických situacích nebo hlediscích života, tak to s oblibou zkoušel ve formě paradoxů a to se postupně stalo pravidlem.“ Christian Bohr byl rovněž ovlivněn Kantovou koncepcí přírodovědy, s níž byl seznámen na univerzitě v základním kurzu filosofie (Filosofikum) od profesora Rasmuse Nielsena. Zde se začalo rodit B. komplementární myšlení či ideál nového pojetí harmonie a jednoty poznání. To se pak stalo hlavní motivací pro B. vědecký, filosofický a každodenní život.

3. Jako teenager si B. zamiloval čtivou, filosoficky inspirující a zároveň humorně pojatou knížečku „Dobrodružství dánského studenta“, kterou pro mládež napsal významný dánský básník, romanopisec a profesor filosofie v Oslu a na Kodaňské univerzitě Poul Martin MØller (1794–1838). Ten byl vzdělán i v teologických otázkách a byl pravděpodobně ovlivněn Johannem Gotlliebem Fichtem (1762–1814), jeho pojmem „Já“ a „koncepcí jazyka“. MØllerova dobrodružství přibližují i hegeliánskou filosofii, její strohou logiku uplatněnou na to, co jest, či na proces dění, v němž duch hledá cestu k sobě samému. B. vzpomíná, že ji přibližně ve věku čtrnácti let dostával v Dánsku každý jako dárek, jako zasvěcení do záhad lidské duše, problému jazyka a myšlení. Podobným obřadem musel o dvacet či třicet let později projít, jak píše Léon Rosenfeld (1904–1974), „každý, kdo přišel v ústavu do bližšího kontaktu s B., jakmile se ukázal dostatečně zběhlý v dánském jazyce.“ Kromě procvičování v dánštině se díky knížečce kterýkoliv návštěvník Fyzikálního ústavu pečlivěji připravil na B. svérázný způsob řešení problémů v tezích a antitezích či na dialektický způsob přednášení, myšlení a konverzace ve vztahu k celku vědění.

4. Na univerzitě Christian Christiansen z hlediska povahy vědeckosti vědy a Harald Høffding, z hlediska obecného vzdělání v psychologii a filosofii, v rámci kurzů Filosofikum (viz níže)

5. Edgar Rubin (viz níže) a Riemannovská teorie (viz výše a níže).

 

20. století

1900: Tímto památným rokem se rodí kvantová teorie. Max Planck formuloval zákon záření černého tělesa. Dokázal, že výměna energie mezi tělesem a zářením neprobíhá jen spojitě (oproti klasickým předpokladům), nýbrž je porcována či kouskována po miniaturních elementech (Energieelement nebo der Elementarquantum der Elektricität), tj. kvant – později s Einsteinem světelných částic; název foton pochází od Gilberta N. Lewise z roku 1926. Kvanta nesou energii, která je určena součinem frekvence daného typu záření a Planckovy konstanty.

Planck k tomu ve svém slavnostním proslovu při udělení Nobelovy ceny v roce 1920 řekl, že formulace této „univerzální konstanty radiačního zákona nebyla tak snadná. Protože reprezentovala produkt či součin energie a času (podle prvních kalkulací to bylo 6.55·10-27 erg·sec [h = 6,626 ·10-34 J·s – pozn. autora]), popsal jsem to jako elementární kvantum akce.

1900: Narodil se švýcarský fyzik Wofgang Pauli /NC/ (z. 1958). Známý zejména vylučovacím principem (Pauliho vylučovací princip). Tento princip kromě jiného říká, že v kterémkoli systému se nesmí nacházet dva elektrony v tomtéž kvantovém stavu. B. přítel.

1901: Narodil se německý fyzik Werner Heisenberg /NC/ (z. 1976). Mimo jiné zakladatel maticové mechaniky a formuloval relace neurčitosti (princip neurčitosti). B. přítel.

1901: Narodil se italský fyzik Enrico Fermi /NC/ (z. 1954). Spoluzakladatel jaderné (nukleární) a částicové fyziky. Vynikající teoretik a experimentátor, jeden z otců atomové bomby. První řízenou řetězovou reakci v jaderném reaktoru spustil Fermi 2. prosince 1942 na Chicagské univerzitě (pod tribunami stadionu).

1902: Narodil se britský fyzik Paul Dirac /NC/ (z. 1984). Svébytný introvert, matematik a teoretik kvantové mechaniky. Rozvinul maticovou a vlnovou mechaniku, zasloužil se o relativistickou kvantovou teorii elektronu, kvantovou elektrodynamiku a teorii pole, předvídal antihmotu atd. Nejzásadnější příspěvek spočívá v jeho slavné rovnici z roku 1928 (Diracova rovnice je vlnovou relativistickou rovnicí), pomocí níž zavedl do Schrödingerovy vlnové rovnice speciální relativitu. Diracovy kalkulace jsou konzistentní jak s postuláty kvantové teorie, tak s principy speciální relativity. Spolu se Schrödingerem obdržel v roce 1933 Nobelovu cenu za fyziku za objevy nové formy atomové teorie. B. málomluvný přítel.

1903: J. J. Thomson představil model atomu jako kulovitou sféru, v níž je kladně rozložený náboj (je rozložen v celém objemu atomu) a dále mnoho záporných elektrických nábojů (problém však tkvěl v jejich volnosti, zda se pohybovaly, a pokud ano, po jakých trajektoriích, jakou rychlostí, anebo zda spočívaly v klidu). Jeho model byl a je v literatuře až do současnosti nazýván pudinkovým modelem. Samotný Thomson takový příměr nepoužíval, jeho koncepce byla sofistikovanější, počítala i s kruhovým pohybem elektronů, navíc se rozvíjela a proměňovala na základě nových experimentálních výsledků a prací jiných vědců, přesto ona tuhost pudinkového modelu obrazně poukazuje na jistou neprostupnost jeho modelu atomu, která působí v celém jeho objemu. V tzv. pudinkovém modelu jsou hrozinky (podobně jako elektrony) různě uspořádány v pudinkovém těstě (kladně rozložený náboj), a to buď v tuhém anebo tekutějším stavu, který umožňoval i jejich pohyb. Toto přirovnání čerpá z tradiční a až do středověku sahající anglické pochoutky či desertu, který se původně podával na vánočním stole. Dnes má různé příchutě a variace podobné u nás biskupskému chlebíčku, vánočce anebo tomu, čemu říkáme pudink.

1903: B. ukončil Gammelholm a začal studovat Kodaňskou univerzitu (1903–1909). Zapsal si fyziku. Vzpomínal rád na přednášky rodinného přítele Christiana Christiansena. B. přednášky, v nichž učitelé přeříkávali učebnice, nudily. Christiansen nebyl pouhým vědcem a katedrovým profesorem, nepředříkával a nepřepočítával z kompendií to, co si každý bez učitele může nastudovat sám, a rovněž neviděl svět jen skrze fyziku. Christiansen, zabývající se zejména tepelným zářením, absorpcí zářeni a optickým rozptylem, byl navíc velkou osobností; byl tolerantní, vtipný, nábožensky založený, zajímal se například i o buddhismus. Kromě dalších teoretických nebo praktických fyzikálních kurzů a přednášek z matematiky a chemie, o nichž se v B. vzpomínkách více nedozvíme,  B. absolvoval povinný kurz pro všechny studenty univerzity – dvousemestrální čtyřhodinovou filosofickou propedeutiku pro obecné uvedení do vědeckých studií (Filosofikum bylo povinné od roku 1675 do jeho zrušení v roce 1971). B. zde přednášel další rodinný přítel, Harald Høffding. Každý student musel nastudovat tři Høffdingovy knihy, které pojednávaly o logice, dějinách moderní psychologie (obor psychologie v té době na univerzitě neexistoval) a dějinách filosofie, a celý kurz byl zakončen ústní zkouškou.

B. vzpomíná, že se mimo jiné v reakci na HØffdingovy knihy i chyby v jeho logice chystal už během studií napsat filosofickou knihu, která by se týkala epistemologického rámce, s nímž by šlo přistupovat k řešení rozmanitých otázek. Cítil totiž, že například různé problémy v psychologii nebo filosofii – jako je svobodná vůle a podobná témata, je možné uvažovat a řešit z hlediska analogie k riemannovským vícehodnotovým funkcím. Zůstalo jen u plánů. Podle fyzika Jørgena Kalckara nebudeme „přehánět, když vystihneme Bohra v jeho naturelu jako rozeného filosofa, který nalezl ve fyzice překrásně mocný nástroj k proniknutí do základů lidského poznání a popisu světa.

1904: Po Christianovi H. L. P. E. Bohrovi je od roku 1904 znám a pojmenován tzv. Bohrův efekt, který popisuje na disonanční křivce závislost zvýšení nebo snížení afinity (síla vazby) kyslíku k hemoglobinu (umožňuje přenos dýchacích plynů mezi tkáněmi a plícemi) a pH prostředí v okolí červených krvinek (erytrocytu). Kyslík se lépe uvolňuje při nižším pH. Spalováním kyslíku v tkáních vzniká oxid uhličitý, jenž způsobuje pokles pH. Uvolňování kyslíku z hemoglobinu je snazší než například v plicích, kde je oxid uhličitý z těla exhalován a pH je nižší. V plicích se tedy naopak kyslík na hemoglobin navazuje snadněji. Bohrův efekt tedy ukazuje vliv koncentrace oxidu uhličitého, který se uvolňuje v plicních kapilárách, na nasycenost kyslíku v hemoglobinu.

1904: Nejprve ústně v roce 1903 (v Tokiu před Společností matematiků a fyziků) a posléze v článku z roku 1904 se Hantaro Nagaoka (1865–1950) vymezil vůči Thomsonově představě atomu a navrhl kromě jiného propustnější, tzv. saturnovský model, v němž kroužily elektrony (podobně jako Saturnovy prstence) kolem velmi velkého jádra uprostřed (Saturn jako obří planeta). Ovšem po Thomsonově kritice o nestabilitě elektronů v jeho koncepci Nagaoka svůj model opustil.

1905: Narodil se Carl D. Anderson /NC/ (z. 1991). Objev pozitronu (elektron s kladným nábojem, neboli antielektron) prostřednictvím studia tzv. kosmického záření (za objev tohoto záření získal v roce 1936 s Andersonem Victorem Hessem NC).

1905: V tomto roce vyšly v jednom svazku časopisu Annalen der Physik čtyři Einsteinovy památné články tak, jak to slíbil v dopise svému příteli Conradu Habichtovi se slovy: „Slibuji ti čtyři články [...] ty zmrzlá velrybo“. Jeden článek pojednává o fotoefektu, druhý potvrzoval existenci atomů (Einsteinovy matematické výpočty v roce 1909 experimentálním měřením ověřil Jean B. Perrin) ve třetím a čtvrtém článku se pojednává o speciální teorii relativity a vztahu mezi energií a hmotností.

1905: Einstein zavedl světelné kvantum (v roce 1926 tuto částici pojmenoval G. Lewis foton). Klasická představa říkala, že pohlcované záření o určité frekvenci by mohlo předat látce množství energie dané jen intenzitou záření, ale nezávislé na frekvenci. Prakticky by tedy mělo platit, že by při dostatečné intenzitě dopadajícího záření o libovolné vlnové délce mělo dojít k uvolňování elektronů z látky. Pokusy však tuto představu nedokázaly prokázat. Einstein (nejen) tento konkrétní problém v roce 1905 řešil s využitím Planckovy kvantové hypotézy. Intenzitou zdroje se sice zvyšuje počet kvant (Einstein používá pojmy Energiequant, Lichtquant nebo Lichtenergiequant) a počet interakcí těchto kvant s látkou, ale pro spuštění fotoefektu to není rozhodující. Rozhodující je, zda má jedno kvantum dostatek energie na uvolnění elektronu z kovu. Einsteinovi se pak podařilo stanovit závislosti mezi energií kvant určitého druhu záření, která musí být elektronům předána, aby vůbec mohlo dojít k jejich uvolnění.

1905: přibližně v této době Edgar Rubin (významný psycholog a filosof; B. nevlastní bratranec) založil diskusní studentský klub Ekliptiku, kam kromě jiných docházeli řadu let B. s Haraldem. Tématy byly interdisciplinární otázky. S Rubinem se zaplétal i do debat o problémech vizuální percepce, které měly na jeho komplementární myšlení hluboký dopad. Studenti se scházeli například v malých kavárnách, zejména v té, které se jmenovala `a Porta ve viktoriánském stylu (malé intimní místnůstky, teplé barvy). Další studenti byli Peter Skov, který se stal později dánským velvyslancem v Moskvě a jeho dceru Ann si pak vzal B. syn Hans. Kromě dalších studentů různých zaměření a v budoucnu významných osobností zmiňme bratry NØrlundové, jejichž sestra byla budoucí B. manželka Margretha. Poul NØrlund, arceholog, se stal kurátorem Národního muzea v Kodani. Jeho bratr Niels Erik se zase stal ředitelem Geodetického institutu v Kodani a rovněž prezidentem Mezinárodní unie pro geodézii. V Ekliptice ovšem hráli prim Rubin a Harald s Nielsem. Schůzka začala přednáškou a pak se debatovalo do noci. Bohrovi se vzájemně skvěle doplňovali, takže všichni hltali, co říkali, Nielse jen musel Rubin upozorňovat hlasitěji, hlasitěji, protože si všichni začali přisedat.

1905-6: Christian Bohr se stal rektorem Kodaňské univerzity.

1906–1909: Rutherford s kolegy zkoumá Thomsonův model atomu za pomoci rozptylu alfa částic (jader hélia) například na zlaté fólii. Více viz 1909. 

1907: Královská dánská akademie věd (Kongelige Danske Videnskabernes Selskab) 23. února oznámila, že B., který se jako student fyziky na univerzitě zúčastnil soutěže vypsané touto akademií, získal zlatou medaili za výzkum měření povrchového napětí vody pomocí vibrací proudu vody. Upravená práce později vyšla také anglicky. B. v mládí pomáhal v laboratoři otci při experimentech. Od malička byl velmi zručný, ať se to týkalo sekání dřeva, opravy kola, jemné práce s obráběním kovů (dostal od otce soustruh) nebo vyrobení zkumavky a dalších přístrojů – občasný výbuch v laboratoři, například při studiích, nebyl způsoben B. nešikovností, ale netrpělivou snahou urychlit očekávané výsledky probíhajícího experimentu. V soutěžní práci si k pokusům a přesnému měření v otcově laboratoři vyrobil a ze skla vyfoukal vlastní tryskové trubičky, neboť tehdy na univerzitě neměli potřebné fyzikální vybavení. Zajímavé je, že druhou čistě experimentální práci B. provedl až v roce 1939. B. experimentální výzkum v mládí pak možná měl důležitý dopad i na B.  představy z třicátých let, v nichž vedle své teorie složeného jádra poukazoval na to, že některé charakteristiky atomových jader lze připodobnit analogii jádra atomu ke kapce vody (sama představa tzv. kapkového modelu jádra je už z roku 1928 od G. Gamowa. 

1907 a 1908: Christian Bohr byl navrhován na Nobelovu cenu za fyziologii či medicínu.

1909: B. se poprvé setkal s Margrethou Nørlundovou. Zasnoubili se v roce 1910.

1909: B. 2. prosince získal magisterský titul. Vzdělání ukončil náročnými zkouškami, které byly rozloženy do několika kroků. V září 1909 se v zadané tři dny trvající osmihodinové práci v laboratoři dva dny zabýval problémy ve fyzice a jeden den v chemii. V říjnu musel během třídenní dozorované samostatné práce ukázat své dovednosti v sepsání třech pojednání o dvou problémech v matematice a jednom ve fyzice. Všechny zadané úkoly dostával student tak, aby zohlednily jeho několikaletý zájem během studia fyziky. B. tudíž zpracovával otázky týkající se elektronové teorie. Stěžejní důraz byl potom kladen na vypracování diplomové práce, na niž bylo vymezeno období šesti týdnů. B. ji odevzdal na konci června a zabýval se v ní fyzikálními vlastnostmi kovů a termoelektrickými jevy v rámci tehdejší elektronové teorie. Christiansenem zadaný úkol byl: „Uveďte popis aplikace elektronové teorie pro vysvětlení fyzikálních vlastností kovů.“ Diplomová práce byla přeložena do angličtiny.

1909–1911: B. studoval doktorský program.

1909–1911: Atomové jádro. Po mnohých pokusech S Hansem W. Geigerem (1882–1945) a Ernestem Marsdenem (1889–1970) s rozptylem alfa částic na různých kovech Rutherford sepsal v roce 1911 stěžejní článek. Oproti většinou předpokládanému přímočarému projití alfa částic například právě vrstvou zlaté fólie o tloušťce 0,00004 cm se stávalo, že „některé, přibližně 1 z 20 000, byly odchýleny v průměru až o 90 stupňů“ a u některých dalších popisovaných experimentů se dokonce stalo, že jsou odmrštěny zpět. Alfa částice mají ve srovnání s elektrony v atomech zlata mnohonásobně vyšší hmotnost, proto extrémně se odchylující trajektorie nemohly být způsobeny samotnými elektrony. Částice alfa musely být odpuzovány kladně nabitými a definovatelnými centrálními částicemi, které jsou v atomech soustředěny do velmi nepatrného objemu. Rutherford určil jejich náboj a velikost ve vztahu k celému atomu. Představil model atomu s nehybným miniaturním jádrem (pojem jádra používal od roku 1912), ve kterém byla soustředěna většina hmoty atomu, a kolem pohybující se elektrony v nevyjasněných orbitech (termín elektronový obal se začal používat až po roce 1913 s výjimkou J. J. Thomsona, ten v roce 1904 použil electron shell).

1909: Einstein, v návaznosti na své objevy z roku 1905, poprvé matematicky zformuloval to, čemu dnes říkáme dualita vlny a částice pro záření černého tělesa. Hovoří o hypotéze světelných kvant (Lichtquantenhypothese) majících svojí hmotnost a hybnost; je s nimi potřeba zacházet jako s částicemi. Einstein v závěru článku hodnotí svoje výklady a představy, jež jako první ukazují duální povahu elektromagnetického záření, nejen při výměně energie mezi tělesem a zářením. Zcela explicitně již předpověděl, že dojde k takové teorii světla (šířícího se i ve volném prostoru), v níž bude možné uvažovat o spojení korpuskulárního (platícího dosud pro výzkum hmoty) a vlnového (platícího dosud pro výzkum záření) obrazu přírody. Tato předpověď, v dnešní terminologii dualita částice a vlny (korpuskulárně-vlnový dualismus), však byla ještě příliš odvážná i pro samotného Einsteina, Plancka a dokonce později i pro B., který si z dualismu světla dlouho tropil žerty (do poloviny dvacátých let).

1910: Harald Bohr se stal doktorem filosofie v matematice (Ph.D.)

1910: Vznik atomárních modelů s využitím kvantových podmínek. V roce 1910 Arthur E. Haas (Brno 1884–1941) nastiňuje kvantování elektronových orbitů ve vodíkovém atomu (odvážná představa vyvolala posměšné reakce). Ačkoliv B. uváděl, že Haasovu práci neznal, přesto v jednom ze třech stěžejních článků z roku 1913 Haase citoval a zdůraznil jeho důležitost: „Bylo to poprvé zdůrazněno A. Haasem, při pokusu vysvětlit význam a hodnotu Planckovy konstanty na základě J. J. Thomsonova modelu atomu, s pomocí lineárních rozměrů a frekvence vodíkového atomu.“

1911

John W. Nicholson (1881–1955) interpretoval Planckovu konstanty ve vztahu k momentu hybnosti. Nicholson není uváděn v publikacích jako předchůdce B. modelu atomu. B. však ve své korespondenci a ve slavných článcích z roku 1913 na Nicholsonovy představy a výpočty ke spektrální teorii odkazuje, třebaže jeho závěry nejsou stejné. S Nicholsonovou prací se B. seznámil během postdoktorandské stáže v Cambridge u J. J. Thomsona v zimní semestru v roce 1911.

Únor: 3. února zemřel B. otec Christian Bohr.

Březen: 7. března Rutherford zveřejňuje svůj objev atomových jader. Na Rutherfordův tzv. planetární model, navzdory novým úvahám, o velikosti jádra, důsledkům pro chemii a budoucí jadernou fyziku, vědci reagovali tím, že nereagovali. (Nesprávnost přirovnávání atomárního systému k planetárnímu nebylo něco neznámého. Planetární model měl sloužit pouze jako metafora k názornému představení atomárního dění. Nejen B. takový název nepoužíval.) Rutherfordův model atomu by nemohl na základě klasických předpokladů elektrodynamiky reálně fungovat. Záporně nabité elektrony by byly přitahovány kladně nabitým jádrem, ve zlomku vteřiny by se ztrátou své energie „páchaly harakiri“ a o své záhubě by vysílaly zprávu formou spojitého elektromagnetického záření či vlnění. Otázka byla, proč tomu tak není, proč elektrony nepadají spirálovitě do jádra a proč neplatí ani předpoklad záření vysílaného ve spojitém spektru. Elektrony a jádro jsou většinou ve stabilním stavu, ale nechovají se klasicky mechanisticky (jako například planety díky gravitační síle). Výjimkou, která Rutherfordově modelu doslova uvěřila, byl, jak v jednom rozhovoru B. popisuje, on sám. Rutherford vzpomíná, že jeho model atomu či „sebevražda“ elektronů pro něj nebyla tehdy nijak zásadní. Byl především experimentální nadšenec, proto pro něj byly vzrušující hlavně výsledky pokusů s odraženými alfa částicemi. Přirovnával tento neuvěřitelný objev k tomu, jako kdybychom vystřelili kouli z námořního děla, a ta se nám odrazila zpět od listu papíru.

Květen: B. 13. května získává titul Ph.D. za disertační práci s názvem Studie o elektronové teorii kovů. Vedle toho, že v disertaci shrnul dosavadní předpoklady a poznatky, předvedl v ní netradiční přístup, který bude posléze typický pro jeho revoluční pojednání či tzv. trilogii O konstituci atomů a molekul z roku 1913 a pak pro budoucí interpretaci kvantové teorie nebo biologických otázek. Ve své doktorské práci například píše: „Předpoklad [mechanických sil – pozn. autora] není a priori patrný, neboť je nutné vzít v úvahu, že existují síly ve své povaze takového typu, jež jsou zcela odlišné od obvyklého mechanického typu [...].“(Tato část z dánského textu však není uvedena v pozdějším anglickém překladu disertace, která musela být vzhledem k velkému rozsahu zkrácena.) V poslední větě disertace, která už v anglickém překladu je, naznačuje toto: „Zdá se být nemožné v současném stavu vývoje elektronové teorie vysvětlit magnetické vlastnosti těles z této teorie.

B. uvažoval veskrze filosoficky a tudíž dokázal nahlížet vědecké a nevědecké kontexty stávajících předpokladů a klást otázky jinak než jeho kolegové, nebo jinak navrhovat další, často i protikladné předpoklady a podle toho různě přetvářet či kombinovat stávající kalkulace nebo teorie – a dle nich zase odlišně uspořádávat experimenty, vymýšlet přístroje atd. B. po otci skeptický vůči jakýmkoli a priori přijímaným a naučitelným názorům nebo vědeckým představám, neměl problém nahlížet předpoklady novověkého myšlení a tradice vědy jako pouhé dějinné předpoklady, které mohou být ve vztahu k zakoušené nebo experimentální skutečnosti ustaveny i jinak.

Červen: 7. června B. napsal žádost na fakultu matematiky a přírodních věd o pozici docenta fyziky, která byla právě nově zřízena. V září se fakulta rozhodla jeho žádosti nevyhovět.

Léto: B. se svým kamarádem Carl Christianem Lautrupem, který uměl anglicky jen o něco lépe, přeložili B. disertaci do nepovedené angličtiny – například zavedený pojem náboj (charge) přeložili jako load atd. B. se tomuto překladu po letech smál.

Září: B. díky stipendiu Carlsbergské nadace odjíždí na postdoktorské studium za Džej Džejem (J. J. Thomsonem) do Cambridge. B. už prý při prvním setkání v jeho kanceláři nadšeně a nadto špatnou angličtinou, ukazoval Thomsonovi v jeho knize chyby, jichž se tam dopustil. Naivně se domníval, že tím udělá uznávanému vědci radost. Neudělal. S Thomsonem nenavázal takový kontakt, jaký si pro svoji další práci představoval. Thomson si disertaci zřejmě nepřečetl (v ní provedl kritickou reflexi Thomsonova modelu) a navíc neměl na B. čas. B. se v zimním semestru přiučil alespoň více matematice a naučil se bruslit. O všem v dopisech zpravuje bratra Haralda a svoji snoubenku Margrethu.

Prosinec: 8. prosince se B., prostřednictvím společného známého jeho zesnulého otce, s Rutherfordem domluvili, že B. bude pokračovat ve své práci v Manchesteru.

1912

Únor: Před příjezdem do Manchesteru Bohr poslal do Filosofického magazínu článek, jenž se kriticky vymezoval vůči dosavadním polemikám kolem elektronové teorie, zejména reagoval na článek Owena W. Richardsona (1879–1959).

Únor: V únoru se uvolnilo místo po starém a nemocném profesorovi fyziky Augustu Christiansenovi na univerzitě v Kodani. Vypsalo se formální oznámení o posílání žádostí na uvolněný post do konce dubna. B. věděl, že tuto pozici univerzita nabídne významnému fyzikovi a docentovi Martinovi Hans Ch. Knudsenovi (1871–1949). Knudsen měl také vybraného vlastního nástupce na své docentské místo. Vzhledem k tomu, že univerzita byla v Dánsku jen jedna, B. by se takto na univerzitu zřejmě nedostal. Proto se odhodlal požádat dánského krále o profesorské místo na pozici docenta současně s Knudsenem, který žádal o uvolněné místo. Univerzita posléze jednohlasně vybrala Knudsena s tím, že v oznámení univerzity stálo, že B. je nepochybně kvalitní kandidát a pokud se uvolní jiné podobné místo na univerzitě, práci získá. Knudsen měl profesorské místo na univerzitě až do roku 1941.

Březen: Začátkem března B. přijíždí do Manchesteru.

16. března až 3. května: V letním semestru 1912 se stal Rutherford nejprve B. garantem a posléze celoživotním přítelem. Oproti Thomsonovi Rutherfordovi B. od mládí pěstovaná upřímnost, bezprostřednost a zvláštní způsob uvažování nevadily. Bývalý hráč ragby našel v bývalém brankáři v kopané zalíbení. Od počátku byl B. pro Rutherforda diametrálně jiný než ostatní teoretici, což vyjadřoval často s úsměvem takto: „Bohr je prostě odlišný, je to fotbalista.“ Když byl jednoho dne Rutherford v laboratoři dotázán, jak řešit nějaký problém, odpověděl: „Zeptej se Bohra.“ Od té doby se v laboratoři stalo pravidlem, že se na zapeklité dotazy automaticky odpovídalo „zeptej se Bohra“.

Březen: B. se zde seznamuje se s budoucím radiochemikem a přítelem Georgem von Hevesym. Zadaný výzkum v laboratoři se soustředil na radioaktivitu, na zastavování a pohlcování alfa částic v pevných látkách (například ve fólii hliníku). Alfa částice či jádra hélia se uvolňují z radioaktivních látek. Mají krátký dosah, zastaví se například už o arch papíru.

Březen: B. píše bratrovi Haraldovi, že si o Rutherfordově modelu neměl vůbec s kým v Manchesteru popovídat. Nejen vědecká obec, ale i sám Rutherfrod, se atomovým modelem s jádrem hlouběji nezabývali.

Březen či duben: B. žádá o volné profesorské místo fyzika (více viz výše) na univerzitě v Kodani. Žádost byla zamítnuta.

Duben: B. 16. dubna rezignuje na člena Luteránské církve.

Květen: B. semestrální laboratorní práce, jak píše v dopise bratrovi, nenadchla. Své snoubence Margrethe koncem měsíce napsal, co se mu dělo během představení Othella v hlavě:„[...] ve středu všech potulujících se myšlenek a divokých snů, jsem cítil, že po celou dobu tam tkvělo něco, o čem jsem už uvažoval, co jsem již pociťoval, jak roste v mé mysli, něco, co jsi právě ty nejvíce ze všech pomohla vytvořit [...]“.

Červen: B. v polovině měsíce v dopise bratrovi píše, že se seznámil s článkem Charlese G. Darwina (1887–1962; vnuk slavného přírodovědce) o absorpci a rozptylu alfa paprsků s využitím Rutherfordova modelu. Darwin při pronikání alfa částic do atomů předpokládal, že při kolizích s volnými elektrony dochází ke ztrátám jejich kinetické energie. Darwin řešil problém volných elektronů a jádra odděleně. B. v této koncepci viděl paradoxní chování volných elektronů ve vztahu k parametrům atomů a Darwinovy výsledky nepovažoval za uspokojivé. Bratrovi napsal, že o tom napíše článek. Rovněž se zmínil, že se začal zabývat i obecněji strukturou atomu, a zdůraznil, že Rutherford vypracoval takovou teorii atomární struktury, „která se zdá mít pevnější základ než cokoli, co jsme dosud měli.“

V posledních natáčených rozhovorech z roku 1962 s T. Kuhnem a kolegy, B. vzpomíná, že Rutherfordovu modelu prostě uvěřil, ale to pro něj znamenalo učinit radikální revizi dosavadních představ o fyzice včetně těch Rutherfordových. Abraham Pais píše, že „tuto novou fyziku se Bohr přiučil u Hevesyho a Darwina, spíše než u Rutherforda.“ B. na to také upozorňuje v rozhovoru. De Hevesy B. upozornil na to, že „existuje více radioaktivních látek, než je pro ně místo v periodické tabulce prvků. A to jsem nevěděl.“ B. rychle napadlo v souvislosti se soubory chemicky identických prvků s rozdílnou atomovou hmotností (izotopy), že při radioaktivním rozpadu prvek musí změnit své místo v periodické tabulce prvků podle určitých pravidel – dnes zákon radioaktivní přeměny. B. své představy sdělil Rutherfordovi se slovy, že to „bude poslední důkaz jeho atomu“, Rutherford však byl vůči tomuto tvrzení skeptický a po celou dobu dosti rezervovaný.

Červen: B. si u Rutherforda vyžádal, že chce pracovat především teoreticky a doma a mít možnost využívat experimentální výsledky. V této době začala roční strastiplná a usilovná cesta od Bohrových idejí (časově však paralelně) o absorpci nabitých částic v hmotě (kritika Darwina) k prozkoumání celkové konstituce atomů a molekul (i bez jejich ovlivňování například teplem nebo bombardováním alfa částicemi).

Červen: Díky domácí teoretické práci a kusých laboratorních výsledků o absorpci a rozptylu alfa paprsků, se B., jak píše 19. června Haraldovi, podařilo nahlédnout něco opravdu nového o atomové struktuře, „pravděpodobně kousíček reality“. Toto je první zmínka o tom, že se vážně zabývá atomovou teorií.

Červenec – srpen:

Červenec: 6. července B. posílá Rutherfordovi tzv. Rutherfordovo memorandum: „Posílám poznámky týkající se struktury a stability molekul, jak jsi mne laskavě žádal.“ Bohr své kritické poznámky a kalkulace (zejména k Thomsonově a Rutherfordově koncepci atomu) shrnuje v tomto draftu, který se stává základem pozdějšího slavného pojednání O konstituci atomů a molekul. Memorandum vzniklo v hektickém období června a začátku července na základě vlastní teoretické práce a studia literatury, diskusí s Rutherfordem a rovněž díky výsledkům probíhajících experimentů. Stěžejní problém pro B. byla stabilita elektronů v atomu, který není excitován či ovlivňován například bombardováním alfa částic.

V tomto památném a dodnes studovaném draftu však ještě nedokázal řešit atomovou strukturu prostřednictvím úvah o atomovém spektru, nepočítal s Balmerovou rovnicí, Rydbergovou konstantou atd. V memorandu B. již tvrdí, že stabilitu elektronů uspořádaných v atomu, tak jak dokládají experimentální fakta, není nadále možno řešit pomocí klasické mechaniky, zdá se to být podle B. beznadějné (hopeless), nýbrž pomocí nové hypotézy, k níž dopomohli ve své práci o mechanismu záření Planck a Einstein. Podržel jen Thomsonovu ideu vázaných elektronů. Stabilizačním prvkem, což je B. stěžejní a převratné rozhodnutí, se stalo kvantum akce. Podle něj je tedy nutné, jak píše i v pozdějším trojném pojednání O konstituci atomů a molekul, do pohybových zákonů zavést „veličinu neznámou klasické elektrodynamice, tj. Planckovu konstantu [...]“

Červenec: 24. července: si B. bere volno a vrací do Kodaně. Navzdory obrovskému horku intenzivně pracuje od rána do večera (day and night). Vedle článku, který reagoval na Darwinovy závěry, pracoval současně na vlastní teorii modelu atomu a molekul.

Červenec: 30. července B. obdržel dopis od profesora Knudsena o tom, zda by nechtěl nastoupit na Polytechnické univerzitě jako vyučující asistent a upozornil jej, že jeho záměrem je vybrat na docentské místo někoho jiného než je B.

Červenec: 31. července B. Knudsenovi napsal, že chtěl žádat o docentské místo, ale že bude šťastný i s nabízenou prací.

Červenec: Práci na „darwinovském“ článku sice dokončil koncem července, nutně ale potřeboval získat nejnovější experimentální data o hodnotách rychlostí alfa částic vypuzovaných z Ra. Proto bylo jeho pojednání vydáno ve Filosofickém magazínu až v lednu 1913. V článku poprvé pracuje s Planckovou konstantou, jen ji označuje na místo h.

Srpen: 1. srpna si B. bere za ženu Margrethu Nørlundovou ve městě Slagelse (100 km jihozápadně od Kodaně; tehdy se tam lidé dopravovali převozem).  Obřad byl civilní a probíhal na radnici. V té době byla Margretha ještě členem Luteránské církve. Obřad trval stěží dvě minuty, byl totiž řízen šéfem policie, neboť starosta obce byl na dovolené. Obřadu se účastnili jen ti nejbližší z rodiny a Harald byl B. svědek. Svatební banket se posléze konal v síni industriální společnosti. Margrethe vzpomíná, že její matka, paní Nørlundová, milující a svatby, původně plánovala velkou několikadenní svatbu, například večeře měla být alespoň tříhodinová. B. prý reagoval takto: „Jak je vůbec reálně možné, aby trvala večeře tři hodiny? Nemůžeme jet převozem už v 19 hodin?“

Srpen: Místo plánovaných líbánek v Norsku B. s manželkou odjeli ihned po svatbě na týden do Cambridge, kde Bohr dokončil slíbený článek o alfa částicích a pak se vydali do Manchesteru.

Srpen: 12. srpna Bohrovi hotový článek předali Rutherfordovi. Na doplnění některých experimentálních údajů z laboratoře však B. čekal další dva měsíce, proto vyšel článek až po Novém roce. Potom odjeli do Skotska a na konci srpna se vrátili zpět do Kodaně.

Září: B. se stává asistentem profesora Knudsena na Technické univerzitě (Danmarks Tekniske Universitet) a také soukromým docentem. Kancelář má na Technologickém ústavu (Polytekniske Læreanstalt). B. byl pověřen přednášet fyziku studentů medicíny.

Podzim: Vedle výukových povinností v semestru (1912/1913) se B. zaměřil na dořešení nestability jemu sympatického, přesto z klasických předpokladů nefunkčního Rutherfordova modelu atomu. Kromě pokusu „zakázat“ elektronům jejich spirálovitý pád do jádra při spojitém vyzařování energie za pomoci aplikace Planckovy konstanty a k tomu navrženého matematického aparátu, B. nebyl se svým novým modelem stále spokojen. Chyběl mu poslední kamínek do završení jeho revolučních představ.

Shrnutí dosavadních B. výsledků

Později v tzv. trilogii On the Constitution of Atoms and Molecules je zásadním přínosem kvantování energie elektronů v atomech (dnes říkáme v elektronových obalech atomů). Model z části zachovává klasický pohled, atom je stabilní, elektricky neutrální soustava, jež se skládá z kladně nabitého jádra, ve kterém je soustředěna téměř celá hmotnost atomu, a ze systému či uspořádání vázaných elektronů (elektronového obalu), jež obíhají pouze po přesně daných a symetricky uspořádaných kruhových (kruhové pro zjednodušení) orbitech. Z hlediska kvantování není možné, aby elektrony po spirále spadly na jádro, jak bylo uvedeno výše. Atom (rozumějme elektrony v jeho obalu) se tedy může nacházet pouze v kvantových stacionárních stavech s určitou hodnotou energie. V takovém stavu nedochází k vyzařování energie jako v klasické elektrodynamice a rozložení takovýchto stavů v atomu je časově neměnné. Elektron může přecházet pouze z určité povolené energetické hladiny na jinou. Tento přechod je podmíněn absorpcí anebo emisí kvanta energie, jehož velikost odpovídá rozdílu energií elektronu na těchto hladinách. Při přechodu ze stacionárního stavu En do stavu o nižší energii Em může atom vyzářit kvantum elektromagnetického záření (foton) o frekvenci dané podmínkou hnnm= En – Em (kde h je Planckova konstanta a n  je frekvence), a naopak při pohlcení takového kvanta přejde atom ze stavu o energii Em do stavu o energii En. Planckův vztah tak sehrává v Bohrově modelu zásadní roli (Kvantování energie atomů potom bylo experimentálně dokázáno v roce 1914 tzv. Franck-Hertzovým pokusem.) Díky tomuto stručně naznačenému postupu mohl B. spočítat například rychlost elektronu, vzdálenost od jádra, frekvenci oběhů nebo jeho energii na té či oné orbitě.

B. si dále uvědomoval, že Rutherfordův model umožňuje vysvětlovat nejen rozptyl částic alfa, ale že také může za dalších předpokladů pomoci k vysvětlení periodického zákona chemických vlastností prvků; nic z toho Thomsonův model neumožňoval.

Avšak k syntéze všech výše uvedených představ a výpočtů pro konečné sepsání trilogie potřeboval B. ještě jednu poslední inspiraci, která úzce souvisí s výpočtem rozdílu dvou energetických hladin. B. proto nebyl od letního sepsání memoranda se svojí teorií stále spokojen a celé měsíce se nad tím trápil. O svých problémech píše Rutherfordovi například v dopise 4. listopadu 1912 a ten ho utěšuje v dopise z 11. listopadu a píše mu, že se nemusí cítit být pod nějakým tlakem a rychle zveřejnit něco o struktuře atomu, poněvadž, jak říká, „nevím o nikom podobném, kdo by na této věci pracoval.“ Chybějícím dílem mozaiky se stalo vysvětlení čarových spekter, resp. tzv. Balmer-Rydbergův vztah pro jejich interpretaci.

1913

Leden: Antonius Johannes van den Broek (1870–1926) byl zřejmě první, kdo si uvědomil, že umístění nějakého prvku v periodické tabulce prvků (dnes atomové číslo) je určeno elektrickým nábojem jeho jádra.

Únor: S posledním kamínkem do své revoluční mozaiky modelu atomu se seznámil díky kolegovi Hansi M. Hansenovi, který se zabýval spektroskopií. B. s ním hovořil o své práci na atomární struktuře a problémech, které stále nemohl uspokojivě vyřešit. Hansen se ho během rozhovoru dotázal, „jak to jde dohromady se spektrální formulí?“ Takto se B. seznámil s důvtipně jednoduchou rovnicí z roku 1885 opatřenou Balmerovou konstantou, která uváděla početní vztah mezi vlnovými délkami pozorovaných spektrálních čar. O tři roky později se Johannesi J. Rydbergovi ukázalo, že Balmerova rovnice je speciálním případem jeho rovnice, v níž používal zase svoji konstantu. Sečtělý B. jistě Balmerovu či Rydbergovu formuli znal z Christian Christiansenovy učebnice fyziky, ale pochopitelně v době studií jí (jako jiní) nepřikládal ještě žádnou velkou váhu. B. se po rozhovoru s Hansenem podíval do Johannese Starkových Principů atomové dynamiky z roku 1911 a v tu chvíli mu bylo jasné, jak propojit tyto věci s Planckovou konstantou.

Pais uvádí, že „téměř třicet let nikdo nevěděl, co se pokoušela uvedená formule říct. Potom přišel Bohr.“ Mechanika a elektrodynamika si s tímto vztahem/zákonitostí prostě celou dobu nedokázaly poradit. B. vzpomíná: „Jakmile jsem spatřil Balmerovu rovnici, celá záležitost mi byla ihned jasná.“ S Holtonem k tomu ještě dodejme, že B.narazil na tyto aspekty teprve v poslední minutě /…/ kdy již podstatná část jeho článku byla hotova“.

Březen: Balmer-Rydbergovu rovnici B. aplikoval po 7. únoru 1913 na své výpočty a 6. března poslal Rutherfordovi první kapitolu svého kolosálního článku, jímž se nesmazatelně zapsal do dějin fyziky.

B. v dopise Rutherfordovi píše, že mu posílá zatím jen první kapitolu uvažovaného článku a další by měla za několik týdnů následovat. Přál si, aby kapitola mohla vyjít co nejrychleji, neboť článek bude dlouhý, a proto navrhuje, aby pojednání vycházelo po částech. Rutherford mu odpověděl 20. března. Kromě jiného je z dopisu patrné, jak bylo pro Rutherforda obtížné vstřebat B. směšování nových Planckových idejí se starou mechanikou. Dále se například divil, jak se elektron rozhoduje, jakou frekvencí bude vibrovat, když bude přecházet z jednoho do druhého stacionárního stavu – ví snad elektron už předem, kde se zastaví? Další korespondence zase naznačuje, že se  Bohrovi v hlavě již rodila myšlenka tzv. principu korespondence.

Duben: 5. dubna B. dokončil první část článku o kvantové teorii vodíkového atomu.

Červenec: 1. část článku vyšla ve Filosofickém magazínu pod názvem “On the Constitution of Atoms and Molecules. Part I. – Binding of Electrons by Positive Nuclei”. (Přeložil Patrik Čermák, viz: http://nielsbohr.webnode.cz/o-konstituci-atomu-a-molekul/)

Srpen: B. podává první důkaz o tom, že záření beta je důsledkem jaderného procesu. Jednoduše řečeno: Paprsky β jsou proudem elektronů (přeměna β-) nebo pozitronů (přeměna β+), jež jsou vysílané radioaktivními jádry (nestabilní jádra mají nadbytek anebo nedostatek neutronů). Pozitrony neboli elektrony s kladným nábojem (antielektrony) navrhnul v roce 1928 Paul Dirac a roku 1932 je experimentálně dokázal a pojmenoval Carl D. Anderson. Teprve až v roce 1933 Enrico Fermi představil svoji nejvýznamnější teorii o vyzařování beta paprsků z atomových jader radioaktivních prvků.

Září: 12. září na mezinárodním setkání fyziků v Birminghamu B. veřejně představil svoji teorii. Během několika týdnů a následných měsíců vznikl kolem B. teorie neuvěřitelný poprask, jak v pozitivním tak negativním slova smyslu. Jedni B. teorii velebili, druzí jí zatracovali.

Září: Ve Filosofickém magazínu vychází druhá část článku: “Part II. – Systems Containing only a Single Nucleus

Listopad: Ve Filosofickém magazínu vychází třetí část článku: “Part III.Systems Containing Several Nuclei”.

Listopad: 20. listopadu byl zveřejněn tzv. Starkův jev (Zeemanův jev viz. výše). Johannes Stark (1874–1957) /NC/ zjistil, že když je atom vodíku vystaven statickému elektrickému poli, dochází ke štěpení spektrálních čar. Podle síly elektrického pole mění emitované fotony vlnové délky a úměrně k tomu dochází k různým vzdálenostem mezi rozštěpenými čarami.

Prosinec: 20. prosince měl B. přednášku pro Dánskou fyzikální společností (Dansk Fysisk Selskab). Zde poprvé vystoupil se svými představami, které tvořily základ jeho tzv. korespondenčního principu (argument či teorie korespondence). Ten je pokusem, který se za pomoci vhodně použitých pojmů odhaluje jako „racionální generalizace klasických fyzikálních teorií, navzdory tomu, že kvantum akce [Planckova konstanta] musí být z jejich hlediska považováno za iracionální“. Snahou korespondenčního argumentu je „racionálním způsobem zohlednit kvantum akce v atomové fyzice“. Jednoduše řečeno se B. pokusil podržet klasické pojmy v kvantové teorii – navzdory jejich limitaci – a ukázat, že při přechodu od makroskopických jevů k atomárním přestávají platit předpoklady klasické mechaniky ve prospěch kvantové mechaniky či Planckovy konstanty a naopak.

Vybrané reakce na Bohrovo trojdílné pojednání O konstituci atomů a molekul:

J. J. Thomson: Třebaže přednášel o atomové struktuře, zmínil se o B. článcích z roku 1913 a následné kvantové teorii až v roce 1936.

Starší fyzici zakotvení v tradičním způsobu myšlení nad Bohrovými přednáškami v Göttingen kroutili hlavami a říkali: „Pokud to není nonsens, tak to přinejmenším nedává smysl“, jiní fyzici nové pojetí odmítli jako „úplný nesmysl“ a jako „lacinou omluva za to, že neví, o co jde“. (Alfred Landé)

Všechno je to naprosto podivný a neuvěřitelný, ale tenhle dánský fyzik vypadá tak nějak jako originální génius, že nemohu popřít, že na tom něco musí být.“ (Max Born Landému po Bohrově přednášce v Göttingen).

Bohrovy ideje „byly v té době natolik udivující a neortodoxní, že řada fyziků, a můj starý šéf z Hamburgu Otto Stern mezi nimi, přísahala, že se vzdá fyziky, jestliže by se takový nonsens stal pravdivým (a nevzdala)“. (Otto R. Frisch)

Vaše teorie má ohromující dopad na fyziku a věřím, že až během několika let opravdu poznáme co je atom, vaše teorie, i kdyby byla v jednotlivostech nesprávná, si zaslouží velkého uznání“. (Henry Moseley)

Ačkoliv jsem ve vztahu k atomovým modelům prozatím ještě trochu skeptický, vaše kalkulace konstanty [Balmerova rovnice] je však obrovským úspěchem“. (Arnold Sommerfeld)

Bohr dostal geniální nápad, že Planckova konstanta se ukazuje být klíčem pro porozumění atomu“. (Emil G. Warburg)

Stále žasnu nad krásou jednoho z tvých závěrů. Tím je spojení mezi h [Planckova konstanta] a Balmer-Rydbergovou konstantou. V tomto bodě jsi zašel za rámec hypotéz a teorií až do oblasti pravdy samé. Výše nemůže žádný teoretik dosáhnout“. (Carl W. Oseen).

Pokud by „frekvence světla vůbec nezávisela na frekvenci elektronu [...], pak se ovšem jedná o enormní úspěch – Bohrova teorie musí být správná“. (Albert Einstein)

 „O padesát let později se může mnoha lidem zdát, že koncept diskrétních kvantových stavů pro atomární elektronový systém byl zřejmý. Mohli bychom se totiž domnívat, že kdyby Bohr tuto představu nezavedl, přišel by s ní krátce poté někdo jiný. Tento názor je však absolutně chybný“. (James Franck)

Veškeré moje pokusy přizpůsobit základy teoretické fyziky tomuto novému typu poznání naprosto selhaly.“ Jako by člověku vyrvali pevnou zem pod nohama, na níž dlouhá léta pobýval, a neměl v dosahu už nic dalšího, čeho by se mohl chytit. Bylo tu něco nezačlenitelného, něco, co odporovalo mysli klasického fyzika. „Tento nezajištěný a protikladný základ byl dostačující k tomu, aby umožnil muži Bohrova jedinečného instinktu a jemného citu, aby objevil stěžejní zákony spektrálních čar a elektronových obalů atomů spolu s jejich významem pro chemii. To se mi jevilo jako zázrak a jako zázrak se mi to jeví stejně tak i dnes. Toto je nejvyšší forma muzikality ve sféře myšlení“. (Einstein – vzpomínky)

Vzpomínám si, že Bohr zastával oproti Sommerfeldovi pesimističtější názor“ (Max Born)

Bohr byl tehdy s modelem velmi nespokojený. Byl jakousi náhražkou. Myslím, že se neustále držel představy, že to bylo něco nouzového nebo provizorního“. (Alfred Landé)

Ne, tomu přeci nemůžete věřit. Tohle je pouze hrubé přiblížení. Obsahuje příliš mnoho odhadů a to není filosoficky správně.“ (Niels Bohr)

Prosinec 1913 – duben 1914: Henry G. J. Moseley (1887–1915) poskytl, na základě propočtů a experimentování, rozhodující vysvětlení zákonitého uspořádání prvků v periodické tabulce.

1914

Březen: 13. března B. písemně požádal vládní úřad pro záležitosti náboženství a vzdělávání, o vytvoření profesorského místa teoretické fyziky na Kodaňské univerzitě (na počátku století existovala na univerzitách ve světě pouze dvě profesorská místa pro teoretickou fyziku; v USA a Holandsku). Ačkoli se smělé žádosti dostalo silné podpory například ze strany univerzity nebo Rutherforda, vláda pro B. zatím nové profesorské místo nevytvořila.

Duben: Franckovy-Herzovy experimenty, započaté ještě před zveřejněním B. práce, potvrdily B. představu kvantových energetických hladin v atomech (v elektronových obalech atomů), resp. ideu kvantových přeskoků elektronů.

Květen - červen: Rutherford nabízí místo B. v Manchesteru. B. s radostí přijímá místo po fyzikovi Charlesi G. Darwinovi (1887–1962 vnuk Ch. Darwina), jemuž skončilo funkční období. Od září nahradil B. ve výuce fyziky studentů lékařství H. M. Hansen. B. chtěl pracovat v Manchesteru jeden akademický rok a opětovně požádat vládu o vytvoření postu profesora teoretické fyziky.

Červenec: B. byl s bratrem Haraldem na dovolené v Tyrolsku, zastavili se v Göttingen a v Mnichově. B. se zapojil do seminárních diskusí a poprvé se setkal s Arnoldem Sommerfeldem. Během jízdy do Berlína před úsvitem I. světové války B. vzpomíná, že na nádraží a ve vlacích bylo neuvěřitelně plno lidí, jejichž nadšení vyjadřované ječením nebralo konce. „V každém případě je v Německu zvykem, že jakmile se něco týká vojenských věcí, setkává se to s takovýmto entuziasmem.“

Srpen: 1. srpna vypukla I. světová válka.

Říjen: Bohrovi odpluli do Anglie. Válka ovlivnila i chod laboratoře v Manchesteru. Rutherford se, místo práce na svých výzkumech, musel podílet na výzkumech pro námořnictvo. B. zůstal s manželkou v Anglii až do léta 1916.

1916

Leden: Sommerfeld zavedl bezrozměrnou konstantu jemné struktury spektrálních čar a zobecnil výsledky B. modelu atomu. Doplnil eliptické dráhy (B. pro zjednodušení uvažoval o atomu vodíku a kruhových drahách elektronů) a přidal do novějšího modelu atomu další postuláty, které vysvětlovaly jevy jako např. jemnější štěpení spektrálních čar nebo změny spekter v přítomnosti magnetického pole.

Březen: Německý matematik Paul Epstein (1871–1939) a astrofyzik Karl Schwarzschild (1873–1916) vytvořili nezávisle na sobě kvantovou teorii Starkova efektu pro pohyb elektronů v atomu pod vlivem elektrického pole. Tím rovněž zajistili B. modelu atomu nepopiratelný úspěch.

Květen: 5. května B. konečně získává vytoužené místo profesora teoretické fyziky při Kodaňské univerzitě. Jako každý jiný profesor se tentýž rok účastnil slavnostního ceremoniálu v přítomnosti královské rodiny. Král Kristián X. byl potěšen, že mu je představen slavný fotbalista z roku 1908 (dánský tým tehdy získal stříbrnou medaili na Olympijských hrách v Londýně). Ačkoliv se podle protokolu nesmí na veřejných audiencích odporovat králi, B. v bílých rukavičkách a ranním obleku odvětil, že se jeho veličenstvo mýlí, neboť oním slavným fotbalistou byl bratr Harald. Poté co B. krále takovým chováním překvapil, král začal znovu a znovu opakovat, jak je potěšen, že vidí slavného fotbalistu. B. opětovně zdůraznil, že sice hrál kopanou, ale že tím slavným fotbalistou není. Král potom řekl: „Audiensen er forbi“ (audience skončila) a tak se B. podle protokolu odebral zpět.

Červenec: Sommerfeld zavádí do Sommerfeldova-Bohrova atomu magnetické kvantové číslo, které určuje směr orbitalu (dráhy) v prostoru. Bohrovi se vrací z Manchesteru do Kodaně.

Srpen/září: Pro svoji práci, po dvou schůzkách u šálku kávy, přijímá (skvělé rozhodnutí) prvního doktoranda a spolupracovníka, absolventa fyziky a matematiky z Nizozemí, Hendrika Kramerse (1894–1952), který zůstal u B. v Kodani až do roku 1926 (po doktorátu 1919 byl vědeckým asistentem a vzal si Dánku; na tuto tradici cizích fyziků pracujících v Kodani navázal pak např. Hevesy). Poté, co se stal sám profesorem fyziky, vrátil se do rodné země, kde přednášel nejprve na univerzitě v Utrechtu.

Listopad: 25. listopadu se narodil B. první syn Christian Alfred (1916–1934, zemřel po tragické nehodě). Rutherford napsal B. o jeho narození toto: „To bude věčnou vzpomínkou na váš pobyt v Manchesteru.“

1916/1917: Einstein publikoval (kromě obecné teorie relativity) několik zásadních příspěvků, v nichž zavedl pravděpodobnosti do kvantové dynamiky a poskytl nové odvození Planckova vyzařovacího zákona. Nicméně po celý další život se nesmířil s tím, že by fyzikální vysvětlení atomárního dění (potažmo vesmíru) měla spoluurčovat pravděpodobnost, nejistota (od roku 1927 neurčitost) či náhoda (Zufall). M. Bornovi o svém zoufalství opustit tradiční víru v kontinuitu a kauzalitu dění píše v roce 1924 toto: „Považuji za zcela nepřijatelnou myšlenku, že by si elektron vystavený vlivu záření měl z vlastní vůle vybrat nejenom moment přeskoku či emise, ale dokonce i směr. V takovém případě bych raději byl příštipkář anebo třeba zaměstnanec herny než fyzik.

1916–1922: Období marných pokusů vysvětlit atomové spektrum hélia.

1916/17: V semestru 1916/17 B. přednáší v pokročilejších kurzech témata zahrnující mechaniku, vývoj dosavadní atomové teorie a elektromagnetickou teorii. V jarním semestru 1917 vedl kolokvia pro 11 pokročilých studentů a kolegy fyzikálních či chemických kateder.

1917

Březen: 1. března byl B. navržen za člena Videnskabernes Selskab (Dánská královská akademie věd a umění) a 27. dubna byl zvolen.

Duben: 18. dubna. B. se od nástupu na univerzitu tísnil v malé kanceláři Technologického ústavu (cca 13,5 m2)  a s novým spolupracovníkem Kramersem to byl již veliký problém. Proto se rozhodl jednat. B. podal na fyzikální fakultě žádost (dlouhý dopis s odůvodněním, motivacemi, plány a ekonomickou rozvahou) o vybudování ústavu pro teoretickou fyziku (Institut for teoretisk Fysik).

Květen: B. žádost prošla na univerzitě standardním procesem vyřizování.

Červen: Univerzitní konzistorium jmenovalo výbor, který měl s B. a přiděleným architektem vypracovat podrobné plány výstavby.

Prosinec: Výbor požádal ministerstvo vzdělání o získání pozemku podél hlavní silnice Blegdamsvej (blegemaend – bělič prádla, který používal nedaleké jezírko k namáčení a travnaté plochy k sušení prádla. Od roku 1909 je tam známý Fælledský park, ve kterém se, za budovou Bohrova ústavu, fyzici procházeli). Pozemek byl zakoupen v srpnu 1918.

Listopad: B. kamarád, spolužák ze školy a bohatý obchodník Aage Berlème (1886–1967) zveřejnil v Dánsku výzvu na shromáždění finančních prostředků pro vybudování nového fyzikálního ústavu. Výzvu kromě něj podepsal rektor univerzity Harad Høffding a řada dalších osobností z byznysu a akademické sféry z Dánska.

Prosinec: B. oznamuje, že se z průmyslových a soukromých zdrojů, od členů židovské obce atd. podařilo již nashromáždit 80 000 korun. Tato prozatímní částka  stačila na koupi pozemku.

1918

Duben: 7. dubna se narodil druhý B. syn Hans Henrik Bohr (1918–2010).

Duben: B. podrobněji formuloval tzv. korespondenční princip a nezávisle na sobě s Adalbertem Rubinowiczem (1889–1974) z Polska zavedli první selekční pravidla pro přechody mezi stacionárními stavy. B. se však Rubinowiczův výklad nezdál dostatečný. Každý dovolený kvantový přechod mezi stacionárními stavy odpovídá jedné harmonické složce klasického pohybu. Tato – nepříliš dobře pracující – pravidla byla vylepšena v roce 1925.

Říjen: Žádost o zřízení fyzikálního ústavu byla předložena dánskému parlamentu.

Listopad: Žádost byla přijata. Konec 1. světové války.

Listopad: Týden po příměří, 17.11. napsal Rutherford B., zda by nechtěl být profesorem v Manchesteru. B. však musel tak velkorysou nabídku odmítnout. Je otázka, co by bylo s B., kdyby nebyla válka a Rutherford nemusel pracovat pro armádu. V následujících měsících a letech bylo B. pracovní vytížení na univerzitě a současně při stavbě fyzikálního ústavu vyčerpávající. B. dostával lukrativní nabídky k práci od roku 1916 z Anglie, Německa nebo USA. V cizině Bohrovi nabízeli kromě závratného platu také vlastní laboratoř, asistenty nebo osvobození od pedagogické činnosti. Do jisté míry se mu takové podmínky podařilo vybudovat až po několika letech usilovného snažení.

1918–1922: B. princip korespondence. B. tzv. trilogie z roku 1913 je de facto aplikací toho, čemu později začal říkat princip korespondence a co filosoficky zobecnil ve své ideji komplementarity. B. si postupně od roku 1913 uvědomoval, že Planckova konstanta (kvantum akce) je „předělem“ mezi tvořící se kvantovou teorii a tzv. klasickou fyzikou. Princip korespondence – dodnes nevyjasněný a diskutovaný – je prvním pokusem, který se za pomoci vhodně použitých pojmů a propočtů odhaluje jako „racionální generalizace klasických fyzikálních teorií, navzdory tomu, že kvantum akce musí být z jejich hlediska považováno za iracionální“ nebo jinak řečeno, snahou korespondenčního argumentu je „racionálním způsobem zohlednit kvantum akce v atomové fyzice.B. výslovně formuloval termín ´korespondence´ a ´princip korespondence´ na přednášce před Německou fyzikální společností v Berlíně 27. dubna 1920. Jeho rukopis potom vyšel 21. července v Zeitschrift für Physik (Z. Phys. 2 /1920/ 423) pod názvem Über die Serienspektren der Elemente. Později byl tento text přeložen do angličtiny (The theory of Spectra and Atomic Constitution)  a vydán v roce 1922 jako druhý ze třech článků ve stejnojmenné knize (Bohr: The theory of Spectra and Atomic Constitution – Three Essays, Cambridge University Press 1922). 

1919–1921: Propočtené finance na stavbu ústavu se rychle měnily a navyšovaly, neboť v Dánsku byla po válce velká inflace a B. musel neustále vše přepočítávat a žádat o další a další prostředky. Když například přestali stávkovat dělníci, nebyly zase k sehnání cihly atd. Dánsku v té době hrozila revoluce. Dokončení stavby se díky této neblahé situaci opozdilo o dva roky. B. se po dokončení ústavu roce 1921 zhroutil. Během výstavby ústavu se začali do Kodaně sjíždět a pracovat budoucí významní fyzici, kteří toužili studovat atomovou fyziku u B. Bydleli na univerzitě kde to jen šlo, v knihovně, vedle Bohrovy kanceláře, v laboratoři fyziky a chemie atd. Oskar Klein (1894–1977) ze Švédska (od roku 1918); Adalbert Rubinowicz z Polska (1920), radiochemik George de Hevesy (1885–1966) z Maďarska (1920); Svein Rosseland (1894–1985) z Norska (1920).

1919

Leden: B. hledal do ústavu sekretářku. Betty Schulzová (1898–1980) vzpomíná na to, jak jí B. přijal: „Šla jsem k němu domů, znala jsem jen trošku anglicky, učila se těsnopis a takové věci, ale když jsem tam přišla, na nic takového se vůbec neptal kromě jedné věci, zda se zajímám o vědu. A já řekla, "že ne, že nevím co to je", a tak mne zaměstnal.“ Nejprve byla umístěna do B. malinké kanceláře, kde už seděl Kramers. Schulzová vzpomíná, že když B. s Kramersem pracovali, šla domů. Když B. potřeboval pracovat s ní, šel domů zase Kramers. Na sekretářku, na Fru (paní), vzpomínají všichni fyzici, byla to impozantní osobnost a s B. pracovala po celý jeho život.

Leden/únor: Poté, co byla univerzita v zimním semestru 1919 uzavřena kvůli španělské chřipce a opět otevřena po novém roce, B. již studenty nikdy zřejmě neučil.

Jaro: Umělá přeměna prvků a nová částice proton. Rutherfordovi se v roce 1919 podařilo s kolegy navodit bombardováním částicemi α takovou nukleární reakci, v níž transmutoval dusík na kyslík (jádro dusíku neklade α částicím takový odpor jako například jádro těžkého prvku stříbra, a proto byla vyšší pravděpodobnost, že se částice α střetne s jádrem). Dále Rutherford po několikaletém experimentování s vodíkem a po ostřelování dusíku částicemi α zjistil, že v tomto procesu záření zanechávají na stínítku své stopy jádra nejlehčího prvku vodíku. To pro něj muselo znamenat jediné – vodík uvolněný po rozbití atomu dusíku musí být obsažen v atomech či jádrech dusíku (vodíková jádra jsou přítomná i v jádrech ostatních prvků). Toto jádro v roce 1920 před vědeckou obcí pojmenoval jako to první, tj. řecké proton (střední rod od tvaru protos). Rutherford zjistil, že nukleární síly nejsou založeny čistě jen na dosavadních elektromagnetických zákonitostech.

1920

Březen: Sommerfeld zavedl 4. kvantové číslo.

Duben: B. se setkal poprvé s Planckem a Einsteinem v Berlíně. B. k Einsteinovi přišel „s balíčkem dánského sýra a másla místo dárku, načež zahájil diskusi o tom, jakou roli hraje náhoda a pravděpodobnost v kvantové mechanice.“

Červen: 23. června se narodil třetí B. syn Erik Bohr (1920–1990).

Srpen: Einstein poprvé zavítal do Kodaně.

Září: Rutherford jako čestný host přijel na plánovanou inauguraci ústavu. Stále se stavělo, slavnost se proto musela o rok odložit. Rutherford alespoň obdržel od Kodaňské univerzity čestný doktorát.

Listopad: Třebaže nebyl ústav plně dostavěn, byl již pod jeho názvem publikován první fyzikální článek, který napsal Klein a Rosseland.

1920–1922: B. pracoval na prohloubení teoretických základů periodické tabulky prvků.

1921

Leden: B.Kramersem se konečně přestěhovali z malé kanceláře Technologického ústavu do ústavu. První B. dopis z Blegdamsvej 17 putoval samozřejmě do Manchesteru k Rutherfordovi.

Březen: 3. března proběhla oficiální inaugurace Universitetets Institut for teoretisk Fysik (na budově je dodnes uveden rok 1920). Ceremonie se účastnil rektor a ministr vzdělání. Premiér se měl údajně dostavit, ale nedostavil. Řeč pronesl B. Poté rektor ústav formálně otevřel. V roce 1965 byl ústav přejmenován na Niels Bohr Institutet. Tento název byl již mezi fyziky po celá desetiletí neoficiálně používán.

B. se po hektických letech výuky mnoha studentů, kurzů pro pokročilé studenty či kolegy, pomoci novým kolegům a po veškerém organizování spjatým s budováním ústavu, nadměrné administrativní činnosti a současně po vytížení s vlastní vědeckou činností atd., nakonec zhroutil. Od lékaře měl v roce 1921 nařízeno, aby přestal na delší dobu pracovat. Proto musel také o rok odložit své věhlasné přednášky v Göttingen na červen roku 1922. Rovněž se nemohl v roce 1921 účastnit říjnové Solvayské konference.

Prosinec: První návštěva Kodaně společného přítele B. a Einsteina rakouského fyzika Paula Ehrenfesta (1880–1933; poté co postřelil svého postiženého synka s Downovým syndromem, zastřelil sebe).

1922

Červen: B. měl 7 slavných přednášek v Göttingen – navzdory kulturnímu bojkotu Německa B. přijel. Tento tzv. Bohrův festival (Bohr-Festspiele) trval více jak 2 týdny. Zde se prvně setkává s Heisenbergem a Paulim. Sommerfeld zaplatil Heisenbergovi lístek z Mnichova, kde u něj Heisenberg na univerzitě studoval, do Göttingen. Jednadvacetiletý Heisenberg se po třetí B. přednášce odhodlal (k údivu všech fyzikálních kapacit včetně B.) ozvat s kritickou poznámkou (představených Kramersových výpočtů) a B. jej pak pozval na pěší túru kolem Hainbergu. „Můj vlastní vědecký vývoj začal teprve touto procházkou“, vzpomíná Heisenberg. Další diskuse probíhaly 15. června mezi Sommerfeldem, Heisenbergem u B. v hotelu. B. velmi slušně Heisenbergovy představy kritizoval. Heisenberg rodičům 15. června 1922 píše, že „Bohr je také první vědec, který zapůsobil tak nesmírným dojmem i jako lidská bytost. Vždy praktikuje jen pozitivní kritiku /…/ Není jen fyzikem, je mnohem víc. Ke mně byl vždy obzvláště milý. Vždycky přišel, když mně někde spatřil, a příští týden mne ještě jednou pozval k němu.

Červen: 19. června se narodil čtvrtý B. syn Aage Niels Bohr /NC/ (1922–2009).

Hafnium: Od roku 1920 pracoval de Hevesy v Kodani na separacích různých izotopů prvků a v roce 1922 na základě B. modelu atomu i jeho teoretické práci na periodické tabulce prvků objevil s Dirkem Costerem (1889–1950) za pomoci nových spektroskopických a spektrografických technik prvek 72 – hafnium (Hafnia je latinský název pro Kodaň). Spektrální analýzy, které se prováděly již v 19. století, umožňují zkoumat jedinečný vztah mezi chemickými vlastnostmi prvků a jejich atomovými spektry, čili měřit vlnové délky charakteristického záření, které atomy, molekuly či částice různých látek vyzařují (anebo pohlcují). Jejich experimentální počin byl dalším potvrzujícím triumfem i pro Bohrovy předpoklady o stavbě atomů a periodickém systému prvků.

Prosinec: 10. prosince B. obdržel Nobelovu cenuza výzkum struktury atomů a jejich záření“. Večer před nobelovskou přednáškou Coster zavolal B. a informoval jej o novém objevu, proto se B. druhý den 11. prosince na konci své nobelovské řeči zmínil i o novém prvku 72, což ve vědecké obci vyvolalo obrovský rozruch.

1923

 

 

* Za upozornění na možné chyby v datech či na jiné nedostatky budeme vděční *