닐스 보어

닐스 보어
 
1903년 코펜하겐대학에 입학, 1911년 제출한 학위논문의 주제는 금속의 전기전도성·열전도성 등의 여러 성질을 자유전자의 운동상태에서 포괄적으로 논한 이론적 연구인 ＜금속의 전자론 연구＞였다. 고전전자론을 철저히 검토·고찰했으나 열복사·자성(磁性) 등에 대해 합리적인 설명을 할 수 없게 되자, 원자 내부의 운동을 기술하는 데는 M.K.E.L. 플랑크의 양자가설의 도입이 필요하다는 것을 인식했다. 1911년 학위를 취득하고 영국에 유학, 캐번디시연구소의 J.J. 톰슨을 만난 뒤, 맨체스터대학의 E. 러더퍼드의 연구실로 옮겨 방사선을 연구하는 실험과정에 들어가, 물질에 의한 α선의 에너지손실을 계산하는 등 원자에 관한 많은 지식을 쌓았다. 다음해 귀국하여 코펜하겐대학에서 강의를 하며, 러더퍼드의 유핵모형(有核模型)을 출발점으로 원자·분자의 여러 성질을 포괄적으로 설명하는 원자구조에 대한 이론적 고찰을 시작하였다. 1913년 수소스펙트럼의 발머공식 등을 이론적으로 설명한 논문 ＜원자 및 분자의 구조에 대하여＞를 발표하여 이른바 ＜보어의 원자모형＞을 밝혔다. 원자는 정상상태에서는 고전론에 의해 기술될 수 있지만, 광(光)의 방출·흡수를 수반하는 전자가 띄엄띄엄 존재하는 에너지상태 사이를 이행하는 전이상태에서는 양자가설(量子假說)에 의해 기술된다. 보어모형은 물리학계의 주목을 끌었고 보어의 학문적 지위를 굳혔다. 1917년 코펜하겐 시당국과 재단의 원조를 받아 이론물리학연구소건설에 착수, 1921년 개설하였다. 1922년 원자구조론에 근거하여 원소의 주기율을 설명, 노벨물리학상을 받았다. 연구소에는 외국의 젊은 연구자들이 모여 자유로이 연구하게 되었는데, 이들 중에는 독일의 W.K. 하이젠베르크, 스위스의 W. 파울리, 영국의 P.A.M. 디랙, 소련의 L.D. 란다우 등이 있었다. 고전론과 양자론은 극한에서 일치하며, 형식상의 대응성이 있다는 보어의 대응원리(1918)를 지침으로 하여 원자 세계의 운동법칙을 기술하는 역학의 이론적 연구가 전개되어, 1925년 하이젠베르크는 행렬역학을 발견하였다. 이 무렵 취리히대학의 E. 슈뢰딩거는 파동역학에 이르러 두 이론의 동등성을 수학적으로 보여주었다. 그러나 하이젠베르크가 제시한 전자의 위치와 속도를 동시에 정확하게 관측할 수 없다는 ＜불확정성원리＞에 부딪쳐 양자역학의 비결정론적 성격이라는 인식론적 문제가 대두되었다. 1927년 고전론적으로는 배반적인 파동성과 입자성의 이중성도 마이크로한 세계에서는 상보적(相補的)인 것이어서 시공기술(時空記述)과 인과율(因果律)의 문제도 ＜상보성＞의 원리에 의해 통일적으로 해석될 수 있음을 제시하였다. 1933년 L. 로젠펠트와 함께 양자전자기역학에서의 관측문제를 상보성의 원리를 이용하여 분석하였다. 이것에 관한 A. 아인슈타인과의 논쟁은 유명하며 오늘날 ＜코펜하겐해석＞으로 승인되었다. 1936년 원자핵 반응에 대한 복합핵모델을 발표, 1939년 핵분열의 메커니즘에 대한 포괄적인 이론을 발표하였다. 그의 지도 아래 코펜하겐은 원자물리학연구의 중심지가 되었으며 이른바 ＜코펜하겐학파＞를 형성하기에 이르렀다. 나치스에 의한 유대인박해에 대항해 망명지식인의 구조, 독가스환자의 치료기구를 제작하는 한편, 왕립과학원의 원장을 지내는 등 평화와 과학의 발전에 노력하였다. 1943년 영국으로 탈출, 미국으로 건너가 이때 진행중이던 원자폭탄제조계획에 고문으로서 참가하였으며, 장래에 원자폭탄 개발경쟁의 파괴적 결과를 예견하여 다음해 영·미국 정상에 호소하여 원자력의 국제관리안을 제안하였다. 제2차세계대전 종결 뒤 코펜하겐으로 돌아와 ＜국제연합에 대한 공개장＞을 발표하고 덴마크원자력위원회 위원장을 맡는 등 세계평화와 원자력의 평화적 이용의 실현을 위해 노력하였다. 유럽원자핵연구기관(CERN), 닐스보어이론물리학연구소, 북유럽이론핵물리학연구소의 창립에 참가하는 등 과학의 국제협력에도 이바지하였다. 넷째 아들 A.N. 보어도 원자물리학자로서 활동하여 1975년 노벨물리학상을 받았다