ニールス・ボーア

ニールス・ボーア フォーメモリRS
1922年のボーア
生まれる	ニールス・ヘンリック・デイヴィッド・ボーア ( 1885-10-07 )1885年10月7日 コペンハーゲン、デンマーク
死亡	1962年11月18日(1962-11-18)（77歳） コペンハーゲン、デンマーク
休憩所	アシステンス墓地、コペンハーゲン
母校	コペンハーゲン大学
知られている	ボーア磁子 ボーアモデル ボーア半径 ボーアとアインシュタインの論争 ボーア・ゾンマーフェルトモデル ボーア・ファン・レーウェン定理 ボーア・クラマース・スレーター理論 相補性 コペンハーゲンの解釈 対応原理
配偶者	マルグレーテ・ノールンド ​ （ 1912年生まれ）
子供たち	アーゲとアーネストを含む6人
両親	クリスチャン・ボーア エレン・アドラー
受賞歴	ノーベル物理学賞(1922) ヒューズメダル（1921年） マテウチメダル（1923年） フランクリンメダル（1926年） ForMemRS (1926) マックス・プランク・メダル（1930年） ファラデー講演賞(1930) コプリー賞（1938年） 象の騎士団（1947） 原子力平和賞(1957) ソニング賞(1957)
科学者としてのキャリア
フィールド	理論物理学
機関	ケンブリッジ大学 ビクトリア大学マンチェスター校 コペンハーゲン大学
論文	金属の電子理論に関する研究 (1911)
博士課程の指導教員	クリスチャン・クリスチャンセン
その他の学術アドバイザー	ソーヴァルド・ティーレ ハラルド ・ホフディング
博士課程の学生	ヘンドリック・クレイマーズ I. H. ウスマニ
その他の著名な学生	レフ・ランダウ
サイン

ニールス・ヘンリク・ダヴィド・ボーア（1885年10月7日 - 1962年11月18日）は、原子構造と量子論の理解に基礎的な貢献をしたデンマークの理論物理学者であり、1922年にノーベル物理学賞を受賞しました。ボーアは哲学者であり、科学研究の推進者でもありました。

ボーアは原子のボーア模型を考案し、電子のエネルギー準位は離散的であり、電子は原子核の周りを安定した軌道で回転しているが、あるエネルギー準位（または軌道）から別のエネルギー準位（または軌道）に移動できると提唱した。ボーア模型は他のモデルに取って代わられたが、その基本原理は今でも有効である。彼は相補性の原理を考案した。これは、波として振る舞うか粒子の流れとして振る舞うかなど、相反する特性の観点から項目を個別に分析できるというものである。相補性の概念は、科学と哲学の両方においてボーアの考えを支配した。

ボーアはコペンハーゲン大学に理論物理学研究所（現在はニールス・ボーア研究所として知られる）を設立し、1920年に開設された。ボーアはハンス・クラマース、オスカー・クライン、ジョージ・ド・ヘヴェシー、ヴェルナー・ハイゼンベルクなどの物理学者を指導し、協力した。彼はジルコニウムに似た新しい元素の特性を予測し、それが発見されたコペンハーゲンのラテン語名にちなんでハフニウムと名付けられた。後に合成元素ボーリウムは彼の名にちなんで命名された。

1930年代、ボーアはナチズムからの難民を援助した。デンマークがドイツに占領された後、彼はドイツの核兵器計画の責任者となったハイゼンベルクと会った。1943年9月、ドイツに逮捕されそうになっているという知らせがボーアの元に届き、彼はスウェーデンに逃れた。そこから彼はイギリスに飛行機で行き、そこでイギリスのチューブアロイ核兵器計画に参加し、マンハッタン計画のイギリス代表団の一員となった。戦後、ボーアは原子力エネルギーに関する国際協力を呼びかけ、欧州原子核研究機構（CERN）とデンマーク原子力委員会の研究機関リソの設立に関わり、1957年に北欧理論物理学研究所の初代所長となった。

ニールス・ヘンリク・ダヴィド・ボーアは、1885年10月7日にデンマークのコペンハーゲンで、コペンハーゲン大学の生理学教授であるクリスチャン・ボーア[ ^{1] [2]}と、裕福なユダヤ人銀行家の出身である妻エレン・^{アドラー（旧姓アドラー）の3人兄弟の2番目として生まれました。 [3]彼には、ジェニーという姉と}ハラルドという弟がいました。^[1]ジェニーは教師になり、^[2]ハラルドは数学者兼サッカー選手になり、 1908年のロンドン夏季オリンピックでデンマーク代表としてプレーしました。 ニールスもサッカーに熱心で、2人の兄弟はコペンハーゲンを拠点とするアカデミック・ボールドクラブ（アカデミー・フットボール・クラブ）で数試合プレーし、ニールスはゴールキーパーを務めました。^[4]

ボーアは7歳の時からガメルホルム・ラテン学校で教育を受けた。^[5] 1903年、ボーアはコペンハーゲン大学の学部生として入学した。彼の専攻は物理学で、当時大学で唯一の物理学教授であったクリスチャン・クリスチャンセン教授の下で学んだ。彼はまた、トルヴァルド・ティーレ教授の下で天文学と数学を、そして父親の友人であるハラルド・ホフディング教授の下で哲学を学んだ。 ^{[6] [7]}

1905 年、デンマーク王立科学文学アカデミーは、1879 年にレイリー卿が提案した液体の表面張力の測定方法を調査するための金メダル コンテストを主催しました。この方法では、水ジェットの半径の振動周波数を測定します。ボーアは、大学内の父親の​​研究室を使用して一連の実験を行いました。大学自体には物理学の研究室がありませんでした。実験を完了するには、必要な楕円形の断面を持つ試験管を作成するなど、独自のガラス器具を作成する必要がありました。彼は、水の粘性を考慮に入れ、無限小の振幅ではなく有限の振幅で作業するなど、レイリーの理論と方法の両方に改良を取り入れ、元のタスクを超えました。彼が土壇場で提出したエッセイが賞を受賞しました。彼は後に、ロンドンの王立協会に論文の改良版を提出し、王立協会の哲学論文集に掲載しました。^{[8] [9] [7] [10]}

ハラルドはボーア兄弟の中で最初に修士号を取得し、1909年4月に数学で修士号を取得した。ニールスは、指導教官のクリスチャンセンから割り当てられたテーマである金属の電子理論で修士号を取得するのにさらに9か月を要した。ボーアはその後、修士論文を推敲して、はるかに長い哲学博士論文とした。彼はこの主題に関する文献を調査し、ポール・ドルーデが提唱しヘンドリック・ローレンツが詳述した、金属内の電子は気体のように振舞うというモデルに落ち着いた。ボーアはローレンツのモデルを拡張したが、それでもホール効果などの現象を説明することはできず、電子理論では金属の磁気的性質を完全には説明できないと結論付けた。この論文は1911年4月に受理され、^[11]ボーアは5月13日に正式な論文審査を行った。ハラルドはその前年に博士号を取得していた。^[12]ボーアの論文は画期的なものであったが、当時コペンハーゲン大学の必修科目であったデンマーク語で書かれていたため、スカンジナビア以外ではほとんど関心を集めなかった。1921年、オランダの物理学者ヘンドリカ・ヨハンナ・ファン・レーウェンは、ボーアの論文から今日ボーア＝ファン・レーウェンの定理として知られる定理を独自に導き出した。^[13]

1910年、ボーアは数学者ニールス・エリック・ノールンドの妹マルグレーテ・ノールンドと出会った。^{[14]ボーアは1912年4月16日に}デンマーク国教会を退会し、8月1日にスラーゲルセの市役所でマルグレーテと民事婚をした。数年後、弟のハラルドも結婚前に同様に教会を去った。^[15]ボーアとマルグレーテには6人の息子がいた。^[16]長男のクリスティアンは1934年にボート事故で亡くなり、^[17]次男のハラルドは重度の知的障害者だった。彼は4歳の時に家族の元から離れた施設に預けられ、6年後に小児性髄膜炎で亡くなった。^{[18] [16]}オーゲ・ボーアは物理学者として成功し、1975年に父と同じくノーベル物理学賞を受賞した。オーゲの息子であるヴィルヘルム・A・ボーアは、コペンハーゲン大学^[19]と米国国立老化研究所^[20]に所属する科学者である。ハンス [da]は医師、エリック [da]は化学技術者、アーネスト[da]は弁護士になった。^[21]叔父のハラルドと同様に、アーネスト・ボーアもオリンピック選手となり、 1948年ロンドン夏季オリンピックでデンマーク代表としてフィールドホッケーに出場した。 ^[22]

1911年9月、ボーアはカールスバーグ財団の奨学金を得て、原子や分子の構造に関する理論的研究のほとんどが行われていたイギリスへ向かった。^{[23]ボーアは}キャベンディッシュ研究所とケンブリッジ大学トリニティ・カレッジのJJトムソンと出会った。ジェームズ・ジーンズとジョセフ・ラーモアによる電磁気学の講義に出席し、陰極線の研究も行ったが、トムソンに良い印象を与えることはできなかった。^{[24] [25]ボーアは、オーストラリアのウィリアム}・ローレンス・ブラッグや^[26]ニュージーランドのアーネスト・ラザフォードのよ​​うな若い物理学者のもとでより大きな成功を収めた。ラザフォードの1911年の小さな中心核の原子核モデルは、トムソンの1904年のプラムプディングモデルに挑戦していた。^{[27]ボーアはラザフォードから}マンチェスター・ヴィクトリア大学で博士研究員として研究を行うよう招待され、^[28]そこでジョージ・ド・ヘヴェシーとチャールズ・ゴルトン・ダーウィン（ボーアはダーウィンを「本物のダーウィンの孫」と呼んでいた）と出会った。^[29]

ボーアは1912年7月に結婚式のためにデンマークに戻り、新婚旅行ではイングランドとスコットランドを旅行した。帰国後、彼はコペンハーゲン大学の私設講師となり、熱力学の講義を行った。マーティン・クヌーセンはボーアを講師に推薦し、1913年7月に承認され、ボーアは医学生を教え始めた。^[30]彼の3つの論文は後に「三部作」として有名になり、^[28]その年の7月、9月、11月にフィロソフィカル・マガジンに掲載された。 ^{[31] [32] [33] [34]}彼はラザフォードの原子核構造をマックス・プランクの量子論に適応させ、ボーアの原子模型を作成した。 ^[32]

原子の惑星モデルは目新しいものではなかったが、ボーアの扱い方は目新しいものだった。^[35]ダーウィンの1912年の論文、アルファ粒子と原子核の相互作用における電子の役割を出発点として、^{[36] [37]ボーアは、原子核の周りを量子化された「定常状態」の}軌道を移動する電子の理論を推し進め、原子を安定させたが、各元素の化学的性質は主にその原子の外側の軌道にある電子の数によって決まることを示したのは1921年の論文になってからだった。^{[38] [39] [40] [41]}彼は、電子が高エネルギー軌道から低エネルギー軌道に落ち、その過程で離散エネルギーの量子を放出するという考えを導入した。これは、現在では古い量子理論として知られている理論の基礎となった。^[42]

1885 年、ヨハン・バルマーは水素原子の可視スペクトル線を記述するバルマー級数を考案しました。

${\displaystyle {\frac {1}{\lambda }}=R_{\mathrm {H} }\left({\frac {1}{2^{2}}}-{\frac {1}{n^{2}}}\right)\quad {\text{for}}\ n=3,4,5,...}$

ここでλは吸収または放出される光の波長、R _Hはリュードベリ定数である。^[43]バルマーの公式は追加のスペクトル線の発見によって裏付けられたが、30年間、誰もそれがなぜ機能するのかを説明できなかった。ボーアは三部作の最初の論文で、彼のモデルからそれを導き出すことができた。

${\displaystyle R_{Z}={2\pi ^{2}m_{e}Z^{2}e^{4} \over h^{3}}}$

ここで、m _eは電子の質量、eは電荷、hはプランク定数、Z は原子の原子番号（水素の場合は1）である。^[44]

このモデルの最初のハードルはピカリング系列、つまりバルマーの公式に当てはまらない直線だった。アルフレッド・ファウラーにこの点について反論されると、ボーアはそれらは電離 ヘリウム、つまり電子を1つしか持たないヘリウム原子によって生じると答えた。ボーアのモデルはそのようなイオンには当てはまることがわかった。^[44]トムソン、レイリー、ヘンドリック・ローレンツなど多くの年配の物理学者はこの三部作を好まなかったが、ラザフォード、デイヴィッド・ヒルベルト、アルベルト・アインシュタイン、エンリコ・フェルミ、マックス・ボルン、アーノルド・ゾンマーフェルトなど若い世代はこれを画期的なものだと思った。^{[45] [46]}三部作が受け入れられたのは、他のモデルでは説明できない現象を説明し、その後実験で検証された結果を予測できたからにほかならない。^{[47] [48]}今日では、ボーアの原子モデルは置き換えられていますが、高校の物理や化学の教科書によく登場するため、依然として最もよく知られている原子モデルです。^[49]

ボーアは医学生を教えることを好まなかった。後に彼は、明快さと真実、「明快と価値」の間のバランスが必要だったため、良い講師ではなかったと認めた。^{[50]彼はマンチェスターに戻ることを決意し、そこでラザフォードは、終身在職権が切れたダーウィンの代わりに}講師として働くよう彼に申し出た。ボーアはそれを受け入れた。彼はコペンハーゲン大学を休学し、その休暇を兄のハラルドと叔母のハンナ・アドラーと共にチロルで過ごした。そこで彼はゲッティンゲン大学とミュンヘンのルートヴィヒ・マクシミリアン大学を訪れ、ゾンマーフェルトと会って三部作に関するセミナーを行った。彼らがチロルに滞在している間に第一次世界大戦が勃発し、デンマークへの帰国と、その後のボーアとマルグレーテのイギリスへの航海が困難を極めていった。1914年10月、ボーアは到着した。彼らは1916年7月まで滞在し、その頃にはボーアはコペンハーゲン大学で彼のために特別に設けられた理論物理学の教授に任命されていた。同時に彼の講師職は廃止されたため、彼は依然として医学生に物理学を教えなければならなかった。新しい教授陣はクリスチャン10世に正式に紹介され、国王は有名なサッカー選手に会えたことを喜んだ。^[51]

1917年4月、ボーアは理論物理学研究所を設立する運動を開始した。彼はデンマーク政府とカールスバーグ財団の支援を得たほか、産業界や個人（その多くはユダヤ人）からも多額の寄付が寄せられた。研究所設立の法律は1918年11月に可決された。現在ニールス・ボーア研究所として知られるこの研究所は、1921年3月3日にボーアを所長として開設された。彼の家族は1階のアパートに入居した。^{[52] [53]ボーアの研究所は1920年代と1930年代に}量子力学や関連分野の研究者の中心的存在となり、当時世界で最も著名な理論物理学者のほとんどが彼のもとで過ごした。初期に到着した研究者には、オランダのハンス・クラマース、スウェーデンのオスカー・クライン、ハンガリーのゲオルグ・デ・ヘベシ、ポーランドのヴォイチェフ・ルビノヴィチ、ノルウェーのスヴェイン・ロスランドなどがいた。ボーアは彼らの気の合うホストであり、優れた同僚として広く評価されるようになった。^{[54] [55]}クラインとロスランドは研究所が開設される前から研究所の最初の出版物を出版した。^[53]

ボーアの模型は水素と電離した単一電子ヘリウムにはうまく機能し、アインシュタインを感銘させた^{[56] [57]}が、より複雑な元素を説明することはできなかった。1919年までに、ボーアは電子が原子核の周りを回るという考えから離れ、それらを記述するための経験則を開発した。希土類元素は化学的に非常に類似していたため、化学者にとって特に分類上の問題を引き起こした。1924年にヴォルフガング・パウリがパウリの排他原理を発見したことで重要な進展があり、これによりボーアの模型は確固たる理論的基盤を得た。その後ボーアは、当時未発見だった元素72は希土類元素ではなく、ジルコニウムに似た化学的性質を持つ元素であると断言することができた。 （元素は1871年以来化学的性質によって予測され発見されていた^[58]）、ボーアはすぐにフランスの化学者ジョルジュ・ユルバンから挑戦を受けた。ユルバンは希土類元素72を発見したと主張し、それを「セルチウム」と呼んだ。コペンハーゲンの研究所では、ダーク・コスターとジョージ・ド・ヘベシーがボーアが正しくユルバンが間違っていることを証明するという挑戦を引き受けた。未知の元素の化学的性質を明確に理解することで、探索プロセスが大幅に簡素化された。彼らはコペンハーゲンの鉱物学博物館のサンプルを調べてジルコニウムのような元素を探し、すぐにそれを見つけた。彼らがハフニウム（ハフニアはコペンハーゲンのラテン語名）と名付けたこの元素は、金よりもありふれたものであることが判明した。^{[59] [60]}

1922年、ボーアは「原子の構造とそこから発せられる放射線の研究への貢献」によりノーベル物理学賞を受賞した。 ^[61]この賞は、三部作と、量子力学という新興分​​野における初期の主導的な研究の両方を表彰するものである。 ノーベル賞受賞記念講演で、ボーアは聴衆に、自身が定式化した対応原理を含む、原子の構造について当時知られていたことを包括的に説明した。対応原理は、量子論によって記述されるシステムの挙動が、大きな量子数の極限において古典物理学を再現することを述べている。^[62]

1923年にアーサー・ホリー・コンプトンがコンプトン散乱を発見したことで、ほとんどの物理学者は光が光子で構成され、電子と光子の衝突ではエネルギーと運動量が保存されると確信した。1924年、ボーア、クレイマース、コペンハーゲンの研究所に勤務していたアメリカ人物理学者ジョン・C・スレーターは、ボーア・クレイマース・スレーター理論（BKS）を提唱した。この理論は、展開されたアイデアが定量的に解明されていなかったため、完全な物理理論というよりはプログラムに近いものであった。BKS理論は、量子現象を電磁場の古典的な波動記述に量子的制限を課すことで扱うという古い量子理論に基づいて、物質と電磁放射の相互作用を理解するための最後の試みとなった。^{[63] [64]}

マックス・ボルン、ヴェルナー・ハイゼンベルク、クラマースは、ボーア軌道の（異なる）見かけの周波数ではなく、吸収および放出周波数での「仮想振動子」を使用して入射電磁放射下での原子の挙動をモデル化することで、異なる数学モデルを探求することになった。彼らは、現代の量子力学の最初の形態である行列力学の開発につながった。BKS理論はまた、古い量子理論の基礎の難しさについての議論と新たな注目を集めた。^[65] BKSの最も挑発的な要素、つまり運動量とエネルギーは必ずしも各相互作用で保存されるわけではなく、統計的にのみ保存されるという点は、すぐにヴァルター・ボーテとハンス・ガイガーが行った実験と矛盾することが示された。^[66]これらの結果を考慮して、ボーアはダーウィンに「私たちの革命的な努力にできるだけ名誉ある葬儀を捧げる以外に何もすることはない」と伝えた。^[67]

1925年11月にジョージ・ウーレンベックとサミュエル・ハウドシュミットがスピン理論を導入したことは画期的な出来事だった。翌月、ボーアはヘンドリック・ローレンツ博士号取得50周年記念式典に出席するためライデンを訪れた。列車がハンブルクに停車したとき、ボーアはヴォルフガング・パウリとオットー・シュテルンに迎えられ、スピン理論についての意見を尋ねられた。ボーアは電子と磁場の相互作用について懸念があると指摘した。ライデンに到着すると、ポール・エーレンフェストとアルバート・アインシュタインはボーアに、アインシュタインが相対性理論を使ってこの問題を解決したと伝えた。その後ボーアはウーレンベックとハウドシュミットにこれを論文に組み入れさせた。こうして、帰りにゲッティンゲンでヴェルナー・ハイゼンベルクとパスクアル・ジョーダンに会ったとき、彼は彼自身の言葉で「電子磁石の福音の預言者」になっていた。^[68]

ハイゼンベルクは1924年に初めてコペンハーゲンを訪れ、1925年6月にゲッティンゲンに戻り、その後すぐに量子力学の数学的基礎を発展させた。ゲッティンゲンでマックス・ボルンに結果を示した際、ボルンはそれが行列を使って最もよく表現できることに気づいた。この研究はイギリスの物理学者ポール・ディラックの注目を集め、^[69]ディラックは1926年9月から6か月間コペンハーゲンを訪れた。オーストリアの物理学者エルヴィン・シュレーディンガーも1926年に訪れた。波動力学を用いて量子物理学を古典的な言葉で説明するという彼の試みはボーアに感銘を与え、ボーアはそれが「数学的な明快さと単純さに大きく貢献し、これまでの量子力学のあらゆる形態に対して巨大な進歩を表している」と信じた[ ^{70] 。}

1926年にクラマースが研究所を離れ、ユトレヒト大学の理論物理学教授に就任したとき、ボーアはハイゼンベルクが戻ってクラマースの代わりにコペンハーゲン大学の講師^{となるよう手配した。 [71]}ハイゼンベルクは1926年から1927年までコペンハーゲンで大学講師およびボーアの助手として働いた。^[72]

ボーアは光が波と粒子の両方のように振舞うと確信し、1927年に実験により物質（電子など）も波のように振舞うというド・ブロイの仮説が確認された。 ^[73]彼は相補性の哲学的原理を考案した。つまり、実験の枠組みに応じて、物体は波であったり粒子の流れであったり、一見相反する性質を持つ可能性があるという原理である。^[74]彼はそれが専門の哲学者に十分に理解されていないと感じていた。^[75]

1927 年 2 月、ハイゼンベルクは不確定性原理の最初のバージョンを開発し、ガンマ線顕微鏡で電子を観察するという思考実験を使用してそれを提示しました。ボーアは、電子の特性は測定されたコンテキストから離れて議論することはできないというより急進的な考えではなく、測定が既存の特性に影響を及ぼすことだけを要求していたため、ハイゼンベルクの議論に満足しませんでした。1927 年 9 月にコモで開催されたボルタ会議で発表された論文で、ボーアは、ハイゼンベルクの不確定性関係は光学機器の分解能に関する古典的な考察から導き出せると強調しました。^[76]ボーアは、相補性の真の意味を理解するには「より詳細な調査」が必要であると考えました。^[77]アインシュタインは、自身が貢献した確率論的な新しい量子物理学よりも、古典物理学の決定論を好みました。量子力学の新しい側面から生じた哲学的問題は、広く議論される主題となりました。アインシュタインとボーアは生涯を通じてこのような問題について友好的な議論を交わした。 ^[78]

1914年、カールスバーグ醸造所の相続人カール・ヤコブセンは、その邸宅（カールスバーグ名誉邸宅、現在はカールスバーグアカデミーとして知られている）を遺贈し、科学、文学、芸術に最も顕著な貢献をしたデンマーク人に、名誉邸宅（デンマーク語：Æresbolig）として終身使用させた。最初の居住者はハラルド・ホフディングであり、1931年7月に彼が亡くなった後、デンマーク王立科学文学アカデミーはボーアに居住地を与えた。ボーアと彼の家族は1932年にそこに引っ越した。^[79]彼は1939年3月17日にアカデミー会長に選出された。^[80]

1929年までにベータ崩壊の現象がボーアにエネルギー保存則の放棄を再度提案させたが、エンリコ・フェルミの仮説的ニュートリノとそれに続く1932年の中性子の発見が別の説明を与えた。これがきっかけでボーアは1936年に複合核の新しい理論を作り上げ、中性子が原子核に捕獲される仕組みを説明した。このモデルでは、原子核は液体の滴のように変形できる。彼はこの研究に新たな協力者であるデンマークの物理学者フリッツ・カルッカーと取り組んだが、カルッカーは1938年に急死した。^{[81] [82]}

1938年12月のオットー・ハーンによる原子核分裂の発見（およびリーゼ・マイトナーによる理論的説明）は、物理学者の間で強い関心を呼びました。ボーアはこのニュースを米国に持ち込み、1939年1月26日にフェルミとともに第5回ワシントン理論物理学会議を開きました。^{[83]ボーアが}ジョージ・プラチェクに、これで超ウラン元素の謎がすべて解決したと伝えると、プラチェクは1つ残っていると答えました。それは、ウランの中性子捕獲エネルギーがウランの崩壊のエネルギーと一致しないということです。ボーアは数分間考えた後、プラチェク、レオン・ローゼンフェルド、ジョン・ウィーラーに「私はすべてを理解しました」と発表しました。^[84]ボーアは、原子核の液滴モデルに基づいて、熱中性子による核分裂の主な原因は、より豊富なウラン238ではなく、ウラン235同位体であると結論付けました。 1940年4月、ジョン・R・ダニングはボーアが正しいことを証明した。^[83]一方、ボーアとホイーラーは理論的な処理を開発し、1939年9月に「核分裂のメカニズム」という論文を発表した。^[85]

ハイゼンベルクはボーアについて「彼は主に哲学者であり、物理学者ではない」と述べた。^[86]ボーアは19世紀デンマークのキリスト教実存主義哲学者セーレン・キェルケゴールを読んだ。リチャード・ローズは『原子爆弾の誕生』の中で、ボーアはホフディングを通してキェルケゴールの影響を受けたと主張した。 ^[87] 1909年、ボーアは誕生日プレゼントとして兄のキェルケゴールの『人生の段階論』を送った。同封の手紙でボーアは「これは私が家に送らなければならない唯一のものですが、これより良いものを見つけるのはそれほど簡単ではないと思います...これは私が今まで読んだ中で最も楽しいものの一つですらあると思います」と書いた。ボーアはキェルケゴールの言葉と文体を楽しんだが、キェルケゴールの哲学には多少の意見の相違があると述べた。^[88]ボーアの伝記作家の中には、この意見の相違はキルケゴールがキリスト教を擁護していたのに対し、ボーアは無神論者だったことに起因していると示唆する者もいる。^{[89] [90] [91]}

キルケゴールがボーアの哲学と科学にどの程度影響を与えたかについては議論がある。デイヴィッド・ファヴホルトは、キルケゴールに反対するというボーアの発言を額面通りに受け止め、キルケゴールがボーアの研究に及ぼした影響は最小限であると主張した。^[92]一方、ヤン・フェイは、理論の内容には反対しても、その大まかな前提と構造は受け入れることができると主張した。^{[93] [88]}

ボーアの量子力学の考え方と哲学については、その後多くの議論と討論が行われてきた。^[94]量子世界の存在論的解釈に関して、ボーアは反実在論者、道具主義者、現象学的実在論者、またはその他の種類の実在論者とみなされてきた。さらに、ボーアを主観主義者または実証主義者と見なす人もいるが、ほとんどの哲学者は、ボーアが検証主義や、主体が測定結果に直接影響を与えるという考えを主張したことは一度もなかったため、これはボーアに対する誤解であることに同意している。^[95]

ボーアは「量子の世界など存在しない」とよく言われ、あるのは「抽象的な量子物理的記述」だけだと言っている。これはボーアが公に言ったことではなく、むしろボーアの死後にオーゲ・ペーターセンが回想録でボーアに帰した私的な発言である。N・デイヴィッド・マーミンは、ビクター・ワイスコフがボーアはそんなことは言わなかったと断言し、「ボーアの口にそんな馬鹿げた言葉を吹き込んだオーゲ・ペーターセンは恥を知れ！」と叫んだことを思い出した。^{[96] [97]}

多くの学者は、イマヌエル・カントの哲学がボーアに強い影響を与えたと主張している。カントと同様に、ボーアは主体の経験と対象を区別することが知識を得るための重要な条件であると考えていた。これは、主体の経験を説明するために因果関係と空間時間の概念を使用することによってのみ可能となる。^[95]したがって、ジャン・フェイによれば、ボーアは「空間」、「位置」、「時間」、「因果関係」、「運動量」などの「古典的な」概念があるからこそ、対象とその客観的存在について語ることができると考えていた。ボーアは、「時間」などの基本概念は私たちの日常言語に組み込まれており、古典物理学の概念は単にそれらの改良に過ぎないと主張した。^[95]したがって、ボーアにとって、量子の世界を扱う実験を説明するには古典的な概念を使用する必要がある。ボーアは次のように書いている。

「すべての証拠の説明は古典的な用語で表現されなければならない。その議論は単純に、「実験」という言葉は、私たちが何をしたか、何を学んだかを他の人に伝えることができる状況を指しており、したがって、実験の計画と観察の結果の説明は、古典物理学の用語を適切に適用した明確な言葉で表現されなければならないというものである（APHK、39ページ）。^[95]

フェイによれば、ボーアが量子現象を記述するために古典的概念が必要であると信じた理由については、さまざまな説明がある。フェイは説明を5つの枠組みに分類している。経験主義（すなわち、論理実証主義）、カント主義（または新カント派の認識論モデル）、実用主義（人間が自分のニーズや関心に応じて原子システムと経験的に相互作用する方法に焦点を当てている）、ダーウィン主義（すなわち、人間は古典的なタイプの概念を使用するように適応しており、レオン・ローゼンフェルドは、人間はそれを使用するように進化したと述べた）、実験主義（実験の機能と結果に厳密に焦点を当てており、したがって古典的に記述されなければならない）。^[95]これらの説明は相互に排他的ではなく、ボーアは時々これらの側面のいくつかを強調し、他の時には他の要素に焦点を当てているようだ。^[95]

フェイによれば、「ボーアは原子を実在するものと考えていた。原子はヒューリスティックな構成でも論理的な構成でもない」。しかし、フェイによれば、彼は「量子力学の形式主義が、量子世界の象徴的表現ではなく文字通りの（「絵のような」）表現を与えてくれるという意味で真実である」とは信じていなかった。 ^[95]したがって、ボーアの相補性理論は「まず第一に、量子力学の意味論的かつ認識論的な解釈であり、特定の存在論的含意を伴う」。^[95]フェイが説明するように、ボーアの定義不能性テーゼは、

原子オブジェクトに特定の運動学的または動的値を帰属させる文の真理条件は、関連する装置に依存しており、これらの真理条件には、実験の実際の結果だけでなく、実験の設定への言及も含まれている必要がある。^[95]

フェイは、ボーアの解釈では「測定中の波動関数の崩壊」については言及されていない（実際、ボーアはこの考えに一度も言及していない）と指摘している。その代わりに、ボーアは「ψ関数は象徴的な意味しか持たず、現実の何も表さないと信じていたため、ボルンの統計的解釈を受け入れた」。ボーアにとって、ψ関数は現実の文字通りの図式的表現ではないため、波動関数の実際の崩壊はあり得ない。^[95]

最近の文献でよく議論されているのは、ボーアが原子とその実在性について何を信じていたか、そして原子は見かけ以上の何かであるかどうかである。ヘンリー・フォルスのような一部の人は、ボーアは観測された現象と超越的実在性を区別していたと主張する。ジャン・フェイはこの立場に反対し、ボーアにとって量子形式主義と相補性は量子世界について言える唯一のものであり、「ボーアの著作には、ボーアが原子に固有の測定に依存しない状態特性を帰属させていたことを示す証拠は他にはない[...] 測定で明らかになる古典的な特性に加えて」と主張している。^[95]

ドイツにおけるナチズムの台頭により、ユダヤ人であったりナチス政権の政敵であったりする理由で、多くの学者が母国を逃れた。1933年、ロックフェラー財団は難民の学者を支援する基金を設立し、ボーアは1933年5月に米国を訪問した際にロックフェラー財団の理事長マックス・メイソンとこのプログラムについて話し合った。ボーアは難民に研究所での臨時職を提供し、資金援助を行い、ロックフェラー財団からフェローシップを授与されるよう手配し、最終的には世界中の研究機関で職を見つけた。彼が支援した人々の中には、グイド・ベック、フェリックス・ブロッホ、ジェームズ・フランク、ジョージ・ド・ヘヴェシー、オットー・フリッシュ、ヒルデ・レヴィ、リーゼ・マイトナー、ジョージ・プラチェク、オイゲン・ラビノヴィッチ、シュテファン・ローゼンタール、エーリヒ・エルンスト・シュナイダー、エドワード・テラー、アルトゥール・フォン・ヒッペル、ヴィクター・ヴァイスコフがいる。^[98]

1940年4月、第二次世界大戦の初めに、ナチスドイツが デンマークに侵攻し占領した。^[99]マックス・フォン・ラウエとジェームズ・フランクのノーベル金メダルがドイツ軍に発見されるのを防ぐため、ボーアはデ・ヘヴェシーにメダルを王水で溶かさせた。この状態でメダルは研究所の棚に保管され、戦後、金が沈殿し、ノーベル財団によってメダルが再鋳造された。ボーア自身のメダルはフィンランド救済基金のオークションに寄贈され、1940年3月にアウグスト・クローのメダルと共にオークションにかけられた。落札者は後に2つのメダルをフレゼリクスボー城のデンマーク歴史博物館に寄贈し、現在もそこに保管されているが、^{[100]ボーアのメダルは2023年から2024年にかけて}アンドレアス・モーゲンセンとともにISS 第70次長期滞在で一時的に宇宙へ送られた。^{[101] [102]}

ボーアは研究所の運営を継続したが、外国人学者は全員去った。^[103]

ボーアはウラン235を使って原子爆弾を製造する可能性を認識しており、戦争開始直前と直後にイギリスとデンマークでの講演でそのことに言及していたが、十分な量のウラン235を抽出することが技術的に可能だとは考えていなかった。^{[104] 1941年9月、}ドイツの原子力計画の責任者となったハイゼンベルクは、コペンハーゲンでボーアを訪ねた。この会談中に、2人は屋外でプライベートなひとときを過ごしたが、両者の説明が異なったため、その内容は多くの憶測を呼んだ。ハイゼンベルクによると、彼は原子力、道徳、戦争について話し始めたが、ボーアはハイゼンベルクに自分の意見をほのめかすことなく、突然会話を終わらせたようだ。^{[105]ハイゼンベルクの学生で友人の一人であった} イヴァン・シュペックは、この会談の主な主題はカール・フリードリヒ・フォン・ヴァイツゼッカーであり、ヴァイツゼッカーはボーアにイギリスとドイツの間の和平を仲介するよう説得しようと提案していたと主張した。^[106]

1957年、ハイゼンベルクは当時『千の太陽よりも明るい：原子科学者の個人史』という本を執筆中だったロバート・ユンクに手紙を書いた。ハイゼンベルクは、自分がコペンハーゲンを訪れた理由は、ボーアに数人のドイツ人科学者の見解を伝えるためであり、核兵器の製造は多大な努力で可能であり、このことは両国の世界の科学者に多大な責任を課すことになる、と説明した。^[107]ボーアは、この本のデンマーク語訳にユンクの描写があるのを見て、ハイゼンベルクに手紙を書いたが（結局送らなかった）、その中で、ハイゼンベルクの会談に関する説明に深く同意できないこと、^[108]ハイゼンベルクの訪問は必然的に勝利するナチスへの協力を促すためだったと記憶していること^[109]、ドイツがハイゼンベルクの指導の下で核兵器を追求していたことに衝撃を受けたことなどを述べた。^{[110] [111]}

マイケル・フレインの1998年の演劇「コペンハーゲン」は、1941年にハイゼンベルクとボーアが会談した際に何が起こったのかを描いている。^[112] この演劇のテレビ映画版は、BBCによって2002年9月26日に初めて放映され、スティーヴン・レイがボーア役を演じた。その後ボーアの手紙が公開され、この演劇はハイゼンベルクを支持する視点を取り入れているため、「実際の道徳観をグロテスクに単純化し、歪曲している」と歴史家から批判されている。^[113]

同じ会合は1992年にBBCのホライゾン科学ドキュメンタリーシリーズでドラマ化されており、アンソニー・ベイトがボーア役、フィリップ・アンソニーがハイゼンベルク役を演じた。^{[114]この会合はノルウェー・デンマーク・イギリス合作のミニシリーズ}「重水戦争」でもドラマ化されている。^[115]

1943年9月、ナチスは母親がユダヤ人だったことから彼らの家族をユダヤ人とみなしており、逮捕される危険があるという知らせがボーアと弟のハラルドに届いた。9月29日、デンマークのレジスタンス運動の助けでボーアと妻は海路スウェーデンに逃れた。 ^{[116] [117]}翌日、ボーアはスウェーデン国王グスタフ5世を説得し、ユダヤ人難民に亡命先を提供する意向を公表させた。1943年10月2日、スウェーデンのラジオはスウェーデンが亡命先を提供する用意があると放送し、その後すぐにデンマークのユダヤ人の同胞による大量救出が続いた。一部の歴史家はボーアの行動が直接大量救出につながったと主張しているが、他の歴史家は、ボーアは同胞のためにできる限りのことをしたが、彼の行動がより大きな出来事に決定的な影響を与えなかったと述べている。^{[117] [118] [119] [120]}最終的に、7,000人以上のデンマーク系ユダヤ人がスウェーデンに逃れた。^[121]

ボーア逃亡の知らせがイギリスに届くと、チャーウェル卿はボーアにイギリスに来るよう電報を送った。ボーアは10月6日、英国海外航空（BOAC）が運航するデ・ハビランド モスキートに乗ってスコットランドに到着した。 ^{[122] [123]}モスキートは小型で貴重な貨物や重要な乗客を運ぶために改造された非武装の高速爆撃機だった。高速で高高度を飛行することで、ドイツ占領下のノルウェーを横断し、しかもドイツ軍の戦闘機を避けることができた。ボーアはパラシュート、飛行服、酸素マスクを装備し、機体の爆弾倉のマットレスに横たわり、3時間の飛行を過ごした。^[124]飛行中、ボーアは飛行ヘルメットが小さすぎたため着用せず、その結果、飛行機がノルウェー上空を飛行するために高高度に上昇した際に、酸素供給をオンにするようにというパイロットのインターコムの指示が聞こえなかった。彼は酸素欠乏症で意識を失い、飛行機が北海上空で低高度に降下したときにのみ意識を取り戻した。^{[125] [126] [127]}ボーアの息子オーゲは1週間後に父親に続いて別の飛行でイギリスに行き、彼の個人秘書になった。^[128]

ボーアはジェームズ・チャドウィックとジョン・アンダーソン卿に温かく迎えられたが、安全上の理由から人目につかないようにされていた。彼にはセント・ジェームズ宮殿のアパートと、英国のチューブ・アロイズ核兵器開発チームのオフィスが与えられた。ボーアは達成された進歩の大きさに驚いた。 ^{[128] [129]}チャドウィックは、ボーアがチューブ・アロイズのコンサルタントとして、アーゲを助手として米国を訪問するよう手配した。^[130] 1943年12月8日、ボーアはワシントンD.C.に到着し、マンハッタン計画の責任者であるレスリー・R・グローブス・ジュニア准将と会った。彼はニュージャージー州プリンストンの高等研究所でアインシュタインとパウリを訪問し、核兵器が設計されていたニューメキシコ州のロスアラモスに向かった。 ^[131]安全上の理由から、彼は米国では「ニコラス・ベイカー」という名前で活動し、一方、オーゲは「ジェームズ・ベイカー」という名前になった。^[132] 1944年5月、デンマークのレジスタンス新聞「デ・フリー・ダンスケ」は、前年10月に「デンマークのニールス・ボーア教授の有名な息子」がスウェーデン経由でロンドンに逃亡し、そこからモスクワに渡り、そこで戦争支援にあたったと推測されるという情報を得たと報じた。^[133]

ボーアはロスアラモスには留まらなかったが、その後2年間にわたって長期滞在を繰り返した。ロバート・オッペンハイマーはボーアが「若い科学者、特にリチャード・ファインマンにとっての父親のような存在」だったと評価した。^[134]ボーアは「原子爆弾を作るのに私の助けは必要なかった」と語ったと伝えられている。 ^{[135]オッペンハイマーはボーアが}変調中性子起爆装置に関する研究に重要な貢献をしたと評価した。「この装置は難問のままだったが、1945年2月初旬にニールス・ボーアが何をすべきかを明らかにした」とオッペンハイマーは記している。^[134]

ボーアは核兵器が国際関係を変えることを早くから認識していた。1944年4月、ボーアはピーター・カピッツァから、数ヶ月前にスウェーデンにいたときに書かれた、ソ連に来るよう誘う手紙を受け取った。その手紙でボーアは、ソ連が英米の計画を知っており、追いつこうと努力するだろうと確信した。彼はカピッツァに曖昧な返事を送り、それを郵送前に英国当局に見せた。^[136]ボーアは1944年5月16日にチャーチルと会ったが、「私たちは同じ言語を話していない」と分かった。^[137]チャーチルは、ロシア人に対してオープンであるという考えに反対し、手紙の中で「ボーアは監禁されるべきか、少なくとも彼が致命的な犯罪の瀬戸際にいると気づかされるべきだ」と書いているほどだ。^[138]

オッペンハイマーはボーアにフランクリン・D・ルーズベルト大統領を訪ね、マンハッタン計画の成果を早めるためにソ連と計画を共有すべきだと説得するよう提案した。ボーアの友人で最高裁判所判事のフェリックス・フランクファーターはルーズベルト大統領にボーアの意見を伝え、1944年8月26日に両者の会談が行われた。ルーズベルトはボーアにイギリスに戻ってイギリスの承認を得るよう提案した。^{[139] [140]}チャーチルとルーズベルトが1944年9月19日にハイドパークで会談したとき、彼らは計画について世界に知らせるという考えを拒否し、会話のメモには「ボーア教授の活動について調査し、特にロシア人への情報漏洩について彼が責任を負わないようにするための措置を講じる必要がある」という付帯事項が含まれていた。^[141]

1950年6月、ボーアは国連に「公開書簡」を送り、原子力に関する国際協力を求めた。^{[142] [143] [144]} 1950年代、ソ連による初の核実験の後、ボーアの提案に沿って国際原子力機関が設立された。 ^[145] 1957年、彼は史上初の原子力平和賞を受賞した。^[146]

戦争終結後、ボーアは1945年8月25日にコペンハーゲンに戻り、9月21日にデンマーク王立芸術科学アカデミーの会長に再選された。^{[148] 1947年4月に亡くなった}クリスチャン10世国王の追悼式が10月17日にアカデミーで開かれ、新国王フレゼリク9世はボーアに象勲章を授与すると発表した。この勲章は通常、王族や国家元首にのみ授与されるが、国王はボーア個人だけでなくデンマークの科学を称えるものだと述べた。^{[149] [150]}ボーアは自身の紋章をデザインし、太極図（陰陽のシンボル）とラテン語のモットー、contraria sunt complementa（反対のものは補完的である）を掲げた。 [ 151 ] ^{[ 150] [152]}

第二次世界大戦は、科学、特に物理学がかなりの資金と物質的資源を必要とすることを実証した。米国への頭脳流出を避けるため、12の欧州諸国が協力してCERN を設立した。これは米国の国立研究所に似た研究機関で、一国だけでは手に負えない大規模科学プロジェクトに取り組むことを目的としていた。すぐに施設に最適な場所に関する疑問が浮上した。ボーアとクレイマーズはコペンハーゲンの研究所が理想的な場所だと感じた。予備的な議論を組織したピエール・オージェはこれに反対した。彼はボーアと研究所はどちらも全盛期を過ぎており、ボーアの存在が他の存在を影に隠してしまうと感じた。長い議論の末、ボーアは1952年2月にCERNへの支援を誓約し、 10月にジュネーブが場所として選ばれた。 CERN理論グループは、1957年にジュネーブの新しい施設が完成するまで、コペンハーゲンを拠点としていた。^[153]後にCERNの所長となったヴィクター・ワイスコフは、ボーアの役割を次のように要約している。「CERNのアイデアを考案し始めた人物は他にもいた。しかし、ボーアほどの人物が支援してくれなかったら、他の人々の熱意やアイデアだけでは十分ではなかっただろう。」^{[154] [155]}

一方、スカンジナビア諸国は1957年に北欧理論物理学研究所を設立し、ボーアはその会長に就任した。ボーアはまた、デンマーク原子力委員会の研究機関リソの設立にも関わり、1956年2月から初代会長を務めた。^[156]

ボーアは1962年11月18日、カールスベルクの自宅で心不全のため死去した。^[157]遺体は火葬され、その遺灰は両親、兄のハラルド、息子のクリスチャンの遺灰とともに、コペンハーゲンのノアブロ地区にあるアシステンス墓地の家族墓地に埋葬された。数年後、妻の遺灰もそこに埋葬された。 ^[158] 1965年10月7日、ボーアの80歳の誕生日に当たる日に、コペンハーゲン大学理論物理学研究所は、長年非公式に呼ばれていたニールス・ボーア研究所に正式に改名された。^{[159] [160]}

ボーアは数々の栄誉と称賛を受けた。ノーベル賞のほか、 1921年にヒューズ賞、1923年にマテウチ賞、 1926年にフランクリン賞、 ^[161] 1938年にコプリー賞、1947年に象勲章、1957年に原子力平和賞、 1961年にソニング賞を受賞した。1922年にフィンランド科学文学協会の外国人会員、^{[162] 1923年に}オランダ王立芸術科学アカデミーの外国人会員、^{[163] 1925年に}米国科学アカデミーの国際会員、^{[164] 1926年に}王立協会の会員、^{[165] 1940年に}アメリカ哲学協会の国際会員、^{[166] 1947年に}アメリカ芸術科学アカデミーの国際名誉会員となった。 1945年。^[167]ボーア模型の半百年祭は、1963年11月21日にデンマークで記念され、ボーア、水素原子、および任意の2つの水素エネルギー準位の差の式を描いた郵便切手が発行された。他のいくつかの国でもボーアを描いた郵便切手が発行されている。^[168] 1997年、デンマーク国立銀行は、パイプを吸うボーアの肖像が描かれた500クローネ紙幣の流通を開始した。 ^{[169] [170]} 2012年10月7日、ニールス・ボーアの生誕127周年を祝って、水素原子のボーア模型を描いたGoogle DoodleがGoogleのホームページに登場した。^[171]小惑星3948 Bohrは彼にちなんで名付けられ、^[172]月のボーアクレーターと原子番号107の化学元素ボーリウムも彼にちなんで名付けられた^。[173]${\displaystyle h\nu =\epsilon _{2}-\epsilon _{1}}$

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• アインシュタイン・ポドルスキー・ローゼンのパラドックス