Solvay kommiteen

Teksten på denne side er et uddrag fra den samlede artiklen ”Martin Knudsens historie” som findes under menuen ”Liv og Virke”
Billedtekster (på nærværende side ikke eksisterende billeder) henviser til billeder på undermenuen ”Martin Knudsens historie”
Henvisnings nummer er til noter som findes i slutningen af artiklen ”Martin Knudsens historie”
(For hele filen med illustrationer, tryk på linket herunder)
Solvay
————————————

Selvom en del af de ældre i Hasmark stadig ved noget om Martin Knudsen – professoren som var født, opvokset og havde en større feriebolig – Møllestranden 11 i Hasmark på Nordfyn225 – så er det næsten ukendt hvad han stod for. Videnskabeligt er han i Danmark gået en del i glemmebogen, trods det at han i sin tid som professor i fysik var pionér indenfor fysik og hydrografi; men i udlandet citeres han fortsat flittigt. Niels Bohr og Albert Einstein har naturligvis været eftertidens førende; men Martin Knudsen var også med til at præge grundlæggelsen af Kvantemekanikken (eller kvantefysikken), som en gren af fysikken der beskæftiger sig med stofs egenskaber på atom niveau og endnu mindre (sub-atomare og sub-nukleare i meget lille skala). Martin Knudsen bidrog især med den Kinetiske Teori om molekyler i luftstrømme og molekylær-stråler samt statistisk fysik, og så var han generalsekretær gennem mere end 15 år for Solvay-konferencerne. I 1913 var den unge Niels Bohr nået frem til en ny erkendelse af atomets opbygning. Hans teori om atomers forskellige energitilstande ”kvantespring”, gjorde det muligt at forklare de hidtil uforståelige liniespektre. Den forklarede endvidere stoffets stabilitet og gjorde det muligt at skelne mellem atomets indre og ydre del.
Vor forståelse af atomfysikken, af det vi kalder kvanteteorien for atomare systemer, tog sit udspring ved forrige århundredskifte og fik sin store syntese og afrunding i 1920´erne. Det var en heroisk tid. Det var ikke én mands værk; det beroede på samarbejde mellem snesevis af videnskabsmænd fra mange forskellige lande, men fra først til sidst var det Niels Bohrs dybt skabende og subtile og kritiske ånd, som viste vej for, styrede, uddybede og til slut forvandlede foretagendet45. Det var en tid med tålmodigt arbejde i laboratoriet, med afgørende eksperimenter og dristig handling, med mange vildspor og mange uholdbare formodninger. Det var en tid med alvorlige brevveksling og hastigt sammenkaldte konferencer, med debat, kritik og strålende matematisk improvisation – og hvor koordinatoren og sekretæren spillede en stor rolle82-93.
”- For de der deltog, var det en skabende tid; der var skræk såvel som opstemthed i deres nye indsigt. Den vil sandsynligvis ikke blive nedskrevet særlig udførligt som historie. Som historie vil dens genskabelse kræve kunst så stor som historien om Ødipus eller historien om Cromwell, og dog udspilledes den i en handlingssfære så fjern fra vore daglige erfaringer, at den næppe vil blive kendt af nogen digter eller nogen historiker-” udtalte J Robert Oppenheimer i 1950´erne45.
I de sidste 100 år har kvantefysikken og relativitetsteorien været grundsten i fremkomsten af f.eks. atomkraft, computere og mobiltelefoner, og de har sammen radikalt ændret vores opfattelse af tid, rum og stoffets opbygning.
Hvad var baggrunden? Ud over sin anvendelse inden for fysik og kemi har kvantemekanikken også haft stor betydning for filosofiske emner. Kvanteme-kanikken baserer sig på brug af bølgefunktioner til at beskrive partikler. En bølgefunktion er en matematisk konstruktion, der ikke har nogen direkte fysisk betydning i sig selv. I år 1900 foreslog Max Planck at energi kan være kvantiseret. Denne ide opstod i et forsøg på at beskrive den observerede frekvensfordeling af energi udsendt fra sortlegemer. Einstein forklarede i 1905 den fotoelektriske effekt ved på tilsvarende vis at postulere at lysets energi er kvantiseret.

Først Solvay konferencen 1911 hvor kvantefysikken blev grundigt endevendt. Martin Knudsen er stående som nummer 7 fra venstre – han var Secretaire Generale for de International Solvay møder i mere end 15 år!
For at få styr på definitionerne tog de fleste af videnskabernes selskaber i Europa imod invitationen om at deltage i en konference hvor hvert nationale selskab sendte delegerede. Solvay konferencerne fandt sted første gang i 1911 på det Internationale Solvay Institut for Fysik og Kemi i Bruxelles med emnet Radiation and the Quanta. Det danske Videnskab Selskab havde sendt Martin Knudsen som delegeret til den første konference i 1911. Solvay-organisationen var uafhængig og komiteen var udpeget af Solvay (men i praksis af W. Nernst)27,42-45,55-58,249. Martin Knudsen gav en ud af de i alt 12 forelæsninger ved det første møde i 1911 om kinetisk molekylteori, hvor bl.a. Einstein bidrog til diskussionen. Derefter fik Martin Knudsen fast sæde ved disse konferencer hvor han blev valgt som Secretaire Generale42,43 ved et administrativt møde i 1912, hvor man besluttede at Solvay-konferencerne skulle fortsætte – en post han bevarede i mere end 15 år.
Anden Solvay konferencen 1913 hvor kvantefysikken blev endevendt en gang mere. Martin Knudsen er stående som nummer 3 fra højre – han var Secretaire Generale for de International Solvay møder i mere end 15 år!
Konferencerne blev afholdt med 3 års eller længere intervaller42,43,55-59. I 1913 forklarede Niels Bohr brintatomets spektrallinjer ved at antage kvantiserede energitilstande.
Der gik nu lang tid før næste konference kunne gennemføres i 1921. Under 1. Verdenskrig var der ingen muligheder for at mødes til en konference – det var de nationale modsætninger for store til.

Tredie Solvay konferencen 1921 hvor kvantefysikken blev endevendt på ny efter en pause på 7år. Martin Knudsen er siddende nummer 1 i midterrækken fra venstre – han var Secretaire Generale for de International Solvay møder i mere end 15 år!
Endeligt i 1924 fremførte Louis de Broglie sin teori for stoffets bølgenatur. Trods deres succes var disse teorier rent fænomenologiske: der var intet fundamentalt argument for kvantisering. Disse teorier kaldes overordnet for den gamle kvantemekanik. Den moderne kvantemekanik opstod i 1925 hvor Heisenberg udviklede matrixbeskrivelsen, og hvor Schrödinger udviklede bølgebeskrivelsen og opstillede Schrödingers ligning. Schrödinger viste efterfølgende at de to tilgange er ækvivalente.
I 1924 blev den fjerde Solvay konference afholdt; men Martin Knudsen deltog ikke.
Werner Heisenberg postulerede sit ubestemthedsprincip “Uncertainty Principle,” i 1927. Kvante-mekanikken udvikler sig til det der kendes som “Københavner-fortolkningen”.

Femte Solvay konferencen 1927 hvor kvantemekanikken blev forenet med relativitetsteorien. Martin Knudsen siddende nummer 2 fra venstre i midterrækken.
I 1927 på den 5. konference bliver kvantemekanikken også forenet med den specielle relativitetsteori gennem Paul Diracs arbejde. Emnet for konferencen var Electrons and Photons. Det var Einstein og Bohr der førte an. Et stridsspørgsmål var hvorvidt man skulle vælge det Einstein var fortaler for at følge de strikte videnskabelige love og normer som Scientific Realists stod for, eller et løsere regelsæt hvor det var forsøgsresultaterne der var vigtigst, hvilket Bohr og især Knudsen gik ind for som repræsentanter for Instrumentalists, og hvor det var dem der vandt42-45,55-58,249. Paul Dirac udviklede ligeledes brugen af operatorteori i kvantemekanikken. I 1932 formulerede John von Neumann en streng matematisk basis for kvantemekanik formuleret som operatorteori.
Selvom kvantemekanikken begrænser muligheden for at angive nøjagtige værdier af en partikels sted og impuls (jf. Heisenbergs ubestemthedsrelation), kan den kinetiske beskrivelse også anvendes på kvantesystemer, forudsat at de ydre felter varierer tilstrækkelig langsomt i rum og tid. Det er også muligt at tage hensyn til, at partiklernes vekselvirkning giver anledning til et middelfelt, der påvirker den enkelte partikels bevægelse. Herved bliver den kinetiske teori også anvendelig for fysiske systemer som superledere og kvantevæsker, hvor partiklernes indbyrdes vekselvirkning spiller en afgørende rolle.
Martin Knudsen fra Hasmark på Nordfyn var en virkelig berømthed indenfor den mest avancerede forskning i fysik! Ved Solvay konferencen i 1927 var der 29 deltagende forskere. Af dem blev 17 senere Nobelpris vindere – Martin Knudsen var indstillet; men fik den ikke. Udviklingen indenfor hydrografi eller dybhavsforskning tog først fart langt senere end kvantefysikken. Derfor var Martin Knudsen nok forud for sin tid, og han ville utvivlsom være tildelt en Nobelpris hvis han havde levet væsentligt længere. Som en konsekvens af Danmark som neutralt land under 1. Verdenskrig ledte det til at Martin Knudsen stod i spidsen for ledende videnskabsmænd der med politisk opbakning især fra den radikale forsvarsminister Peter Munch ønskede at oprette 3 internationale forskningsinstitutter i København: ét for fysik som skulle hedde HC Ørsted Instituttet; ét for sprog – Filologisk Institut og ét havundersøgelses institut også kaldet oceanografisk institut. Martin Knudsen var naturlig kandidat til at blive valgt til en toppost for to af de tre institutter. Imidlertid blev planen opgivet da de krigsførende landes nationalistiske antipatier i mellemkrigsårene var for store til at realisere internationale videnskabelige institutter59,60,97,271. Selvom Martin Knudsen var dybt engageret i oprettelsen af de nye institutter så kan det ikke bringes ham til last at det ikke lykkedes. Munch forklarer i sine erindringer udfaldet med en bemærkning om, at videnskabsmændene simpelthen ikke kunne enes om, hvilken plads og status de forskellige videnskabsgrene skulle have ved de påtænkte institutter. Men langt mere om dette senere. Niels Bohr deltog i de forberedende møder; men forlod dem og lagde ikke skjult på at han ikke gik ind for ideen, for han var fuldt ud optaget af at få sit eget Københavns Universitets Institut for Teoretisk Fysik til at blive internationaliseret. Det blev bygget i 1919-1920; men da Ernest Rutherford i september skulle give gæsteforelæsninger i de nye bygninger var intet færdigt og først 3.marts 1921 kunne det tages i brug. Det påstås at forholdet mellem Bohr og Knudsen i disse år ikke var særligt venskabeligt. Bohr var blevet vraget da han i starten af 1912 ansøgte om professoratet efter C.Christiansen og det blev Knudsen der blev udnævnt. Bohr der var i Oxford og Cambridge på et stipendium fik i marts 1912 et ”venligt” afslag på at lave eksperimenter i universitetets fysisk laboratorium den kommende sommer84. Fra september blev Bohr teknisk assistent for Knudsen på Københavns Universitet under stærkt utilfredsstillende forhold270. I 1914 ansøgte Bohr om at få oprettet et ekstraordinært professorat til sig selv; men det lykkedes ikke, især p.gr.a. modstand fra Knudsen270. Så drog Bohr af sted til Manchester hos Rutherford, og først i 1916 lykkedes for Bohr at få et professorat ved Københavns Universitet.
Han var absolut ikke tilfreds med arbejdsforholdene – han fik tildelt et kontor på 15m2 som han skulle dele med sin assistent hollænderen Hendrik Kramers og sekretæren Betty Schultz. Endvidere blev han pålagt at undervise de lægestuderende i fysik ”kantussen” hvilket han allerede fra sin assistent ansættelse i 1913 havde demonstreret at han var ekstremt dårlig til at undervise i basis fysik270. Til gengæld så Bohr på at Knudsen blev professor, modtog HC Ørsted Guldmedaljen, blev rektor for København´s Universitet og æres doktor ”Doctor honoris causa”- så der var nok af grunde til at forholdet mellem de to ikke var godt270. Desuden lykkedes det også Knudsen at få placeret det Internationale Havundersøgelsesråd (ICES) under sin ledelse i København.
Det er interessant at Martin Knudsen omtales og citeres for sine forsknings-resultater i helt moderne udenlandske videnskabelige lærebøger og nye videnskabelige artikler 23-41,43,66,67. Han var videnskabeligt meget produktiv og publicerede ofte i udenlandske fagtidsskrifter120-123,125,126,129,131,133,135,136,138,141,142, 144,145,147,149,151, 153,155,157,158,160,162,166.
Han blev berømmet for sine studier af molekylerne i luftstrømme, som en pionér i eksperimenter med molekylær-stråler 17,31,145,146,250. Det var givetvis det, han bidrog med ved Solvay-konferencerne, hvilket også støttes af, at han sidder tæt ved Irving Langmuir – en anden pioner indenfor vakuumfysikken – på det berømte foto fra konferencen (1927). Det var jo en tid, hvor atomfysikken var forholdsvis ny56. Måske var Martin Knudsen ikke klar til at forstå kvantefysikken? Knudsen’s tålmodighed var ikke stor når det drejede sig om de kvante-ideer Bohr introducerede. J. Rud Nielsen, der senere blev professor i fysik ved Universitetet i Oklahoma studerede både hos Bohr og Knudsen. Engang han stillede Knudsen et spørgsmål, der også berørte brug af kvanteteorien, bed Knudsen ham af med ordene: “Hvis vi skal bruge kvanteteorien for at forklare dette, kan vi lige så godt lade være med at forklare det ” 63,64.

Han deltog som sagt i næsten alle Solvay konferencerne – her især de to legendariske Internationale Solvay konferencer med en lille flok af verdens førende videnskabsmænd i 1911 og 1927 hvor også Albert Einstein og Marie Curie m.fl. deltog samt Niels Bohr dog først fra 1927 27,42-45,55-58.