Biographie
Johannes Robert Rydberg war als Janne Rydberg bekannt. Sein Vater, Sven R. Rydberg, war ein Kaufmann, der auch mehrere Boote besaß, während seine Mutter Maria Beata Andersson war. Sven Rydberg starb jedoch, als sein Sohn Janne erst vier Jahre alt war, und die Familie geriet in eine äußerst schwierige finanzielle Lage. Janne besuchte die Schule in Halmstad, das im Südwesten Schwedens, am Ostufer des Kattegats, an der Mündung des Flusses Nissan liegt. Auf dem Gymnasium belegte er alle Fächer: Geographie, Geschichte, Sprachen, Mathematik, Naturgeschichte, Philosophie, Physik und Religion. 1873 schloss er das Gymnasium in Halmstad ab und trat im Herbst desselben Jahres in die Universität von Lund ein. Die Universität Lund, in der Stadt Lund in Südschweden nordöstlich von Malmö gelegen, ist die zweitälteste Universität in Schweden und wurde 1666 gegründet. Nun hatte Rydberg in allen seinen Schulfächern sehr gute Leistungen erbracht, aber sein Lieblingsfach war Mathematik gewesen, so dass dies das Hauptthema seines Grundstudiums war.
Rydberg erhielt seinen Bachelor-Abschluss 1875 von der Universität Lund. Er setzte sein Studium der Mathematik fort und schrieb eine Hauptarbeit über Kegelschnitte für seine Promotion in Mathematik mit einer zweiten Arbeit über algebraische Integrale von algebraischen Funktionen. Er erhielt seinen Doktortitel im Jahr 1879. Während seines Mathematikstudiums unterrichtete Rydberg auch Physik am Physikalischen Institut in Lund, wo er 1876 als Assistent eingestellt worden war. Nach der Verleihung seines Doktortitels, im Jahre 1880 wurde er auf den Posten des Assistenten Dozent, oder docent, in der Mathematik an der Universität Lund, aber seine Forschungs-Interessen wurden nun in Richtung der mathematischen Physik und nicht auf reine Mathematik. Während seiner zwei Jahre als Dozent in Mathematik arbeitete er an Problemen im Zusammenhang mit Elektrizität. Die physikalische Forschung, die er zu dieser Zeit betrieb, war eher experimentell als theoretisch.
Im Jahr 1882 wechselte Rydberg von einer Assistenzprofessur in Mathematik zu einer Assistenzprofessur in Physik an der Universität Lund. Im selben Jahr wurde der Antrag der Universität Lund auf ein neues Physikgebäude zur Unterbringung des Instituts für Physik genehmigt. Dieses neue Institut sollte schließlich Rydbergs Arbeitsstätte für den Rest seiner Karriere werden. 1886 heiratete er Lydia Eleonora Mathilda Carlsson, die Tochter eines medizinischen Beamten des Provinziallandtages; sie hatten zwei Töchter und einen Sohn Helge, der Biologe wurde. 1897 übernahm er die Aufgaben des Professors für Physik, aber dies war nur vorübergehend und er blieb Assistent. Mit einem extrem schlechten Gehalt, war Rydberg gezwungen, eine Position als Buchhalter in einer lokalen Sparkasse zu nehmen, damit er sein Einkommen ausreichend ergänzen konnte, um ihm zu erlauben, seine Familie zu unterstützen. 1897 bewarb sich Rydberg auf den Lehrstuhl für Physik an der Universität Lund, der frei wurde, als Karl Albert Viktor Holmgren (1824-1905) in den Ruhestand ging. Sechs Personen bewarben sich um den Lehrstuhl, aber der Prozess zog sich über mehrere Jahre hin und das Ernennungsverfahren wurde fast zu einer Farce.
Wir schauen uns die Details dieses Vorgangs und insbesondere die Beurteilung Rydbergs durch den Gutachter in einem separaten Artikel an. Siehe DIESER LINK
Das Ergebnis war, dass Albert Victor Bäcklund, ein Bewerber, der von den Schiedsrichtern als nicht wertvoll für die Position eingestuft worden war, ernannt wurde. Nach seiner Ernennung versuchte Bäcklund, Rydberg zum Professor befördert zu bekommen. Es ist unklar, ob Bäcklund versuchte, das Unrecht der Ernennung zum Professor wiedergutzumachen oder ob er eine zusätzliche Ernennung zum Professor wollte, damit er eine geringere Lehrbelastung hatte. Im März 1901 wurde Rydberg zum außerordentlichen Professor ernannt, aber es wurde erst im Januar 1909 zu einer vollen Professorenstelle. Von dieser Zeit bis zu seiner Pensionierung hatte er den Lehrstuhl für Physik in Lund inne.
Rydbergs wichtigste Arbeit ist die Spektroskopie, wo er einen relativ einfachen Ausdruck fand, der die verschiedenen Linien in den Spektren der Elemente in Beziehung setzt. Wir zitieren aus dem Nachruf (siehe auch):-
Ungeachtet der unvollkommenen spektroskopischen Tabellen, die ihm damals zur Verfügung standen, entdeckte Rydberg die meisten der wichtigen Eigenschaften von Serienspektren, einschließlich der Beziehung zwischen entsprechenden Serien in den Spektren verwandter Elemente, und gab einen Vorgeschmack auf Entdeckungen, die später gemacht wurden, als die experimentelle Arbeit ausreichend fortgeschritten war. Einige der von Rydberg festgestellten Eigenschaften wurden etwa zur gleichen Zeit von Kayser und Runge beobachtet, aber seine Arbeit hatte das besondere Verdienst, verschiedene Serien im Spektrum desselben Elements zu einem System zu verbinden, das durch eine Reihe einfacher Formeln mit nur wenigen einstellbaren Konstanten dargestellt werden konnte. Er bestand insbesondere darauf, dass die Wasserstoffkonstante, die heute allgemein als „Rydberg-Konstante“ bezeichnet wird, in allen Reihen erscheinen sollte, und abgesehen von leichten Variationen von Element zu Element, die durch die theoretische Arbeit von Bohr vorgeschlagen wurden, haben fast alle nachfolgenden Versuche, die Darstellungsreihen zu verbessern, diese Annahme einbezogen und Rydbergs Formel als Grundlage gehabt.
Wir wissen, dass er seine Ergebnisse im September 1887 gefunden hatte, da er zu diesem Zeitpunkt an die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften schrieb und um finanzielle Unterstützung bat und seinem Antrag einen Anhang beifügte, der die Ergebnisse auflistete, die er später öffentlich bekannt gab. Seine erste öffentliche Bekanntgabe seiner Ergebnisse erfolgte in On the Structure of the Line Spectra of Chemical Elements. Preliminary Notice Communicated by the Author“, die 1890 veröffentlicht wurde. In dieser Vorbemerkung erklärte er, dass sich seine Forschungen nur auf die Elemente der Gruppen I, II und III des Periodensystems bezogen hätten. Er war sich jedoch sicher, dass die Gesetze, die er gefunden hatte, für alle Elemente galten. Seine Hauptarbeit Recherches sur la constitution des spectres d’émission des élements chimiques Ⓣ hatte er am 13. November 1889 der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften vorgelegt. Es wurde auch von der Akademie im Jahr 1890 veröffentlicht. Wir sehen uns nun einige von Rydbergs Kommentaren in diesen Papieren an.
Er war durch die Arbeit von Dmitri Iwanowitsch Mendelejew (1834-1907), der 1871 sein Periodensystem der Elemente erstellt hatte, dazu gebracht worden, die Spektrallinien der Elemente zu untersuchen. Mendelejews Arbeit wurde zunächst mit wenig Begeisterung aufgenommen, was sich aber im Laufe der Jahre änderte. Rydberg schreibt in Recherches:-
Mit der Entdeckung des Periodensystems der Elemente durch Mendelejew hat sich ein neuer Ausgangspunkt von großer Bedeutung für alle Arbeiten ergeben, die ich hier studiere. Allerdings wurde es bisher nur wenig genutzt. In „Om de kemiska“ habe ich gefolgert, dass die Periodizität einer großen Anzahl von physikalischen Koeffizienten von der Tatsache abhängen muss, dass die Kraft, die zwischen zwei Atomen desselben oder verschiedener Elemente wirkt, eine periodische Funktion des Atomgewichts ist.
Er stellt fest, dass außer der Balmer-Formel für das Spektrum des Wasserstoffatoms das:-
… Problem der Beschaffenheit der Leuchtspektren noch ungelöst ist und die meisten Versuche, die gemacht worden sind, um die Spektren der Elemente zu vergleichen und zu berechnen, in einer Weise gemacht worden sind, die alle Arbeiten dieser Art in Misskredit bringt und die Schwierigkeiten übertreibt, deren Autoren ihrer Phantasie bei der Bildung ihrer Hypothese so freien Lauf gelassen haben.
Er gibt eine Formel an, die auf verschiedenen Konstanten beruht und stellt fest, dass:-
… die Wellenlängen und Wellenzahlen der entsprechenden Linien, sowie die Werte der drei Konstanten der entsprechenden Reihen verschiedener Elemente, periodische Funktionen des Atomgewichtes sind. Wenn also die Spektren zweier Elemente im Periodensystem bekannt sind, kann das Spektrum des dazwischen liegenden Elements durch Interpolation berechnet werden.
Er setzte die Untersuchung des Problems der Spektrallinien fort und schreibt in seiner Arbeit Lines in the Hydrogen Spectrum (1897):-
Wie ich bereits in meiner allgemeinen Darstellung der Beschaffenheit von Linienspektren dargelegt und danach weiter zu bestätigen versucht habe, kann kein Zweifel daran bestehen, dass diese Reihen wirklich Teile einer einzigen Gruppe von Linien mit zwei variablen integralen Parametern sind, deren allgemeine Formel ungefähr geschrieben werden kann.
Er hoffte, die Struktur des Atoms zu bestimmen, doch obwohl seine Arbeit die Grundlage für die Strukturtheorie lieferte, erreichte er selbst sein Ziel nicht. Erst nachdem Ernest Rutherford sein Modell des Atoms vorgeschlagen hatte und Niels Bohr und Max Planck die Theorie der Atomstruktur um einen quantentheoretischen Ansatz ergänzt hatten, war die Grundlage für eine korrekte theoretische Erklärung der Spektraldaten gegeben.
Wir haben oben gesehen, dass Rydberg erst 1909 ordentlicher Professor wurde. Er war 54 Jahre alt, aber leider begann sich sein Gesundheitszustand bald zu verschlechtern. Er hatte 1911 einen Schlaganfall, und obwohl er sich ausreichend erholte, um wieder zu arbeiten, begann er unter Herz- und Kreislaufproblemen zu leiden. Sein Gesundheitszustand verschlechterte sich weiter und er wurde 1914 schwer krank. Obwohl er weiterhin den Lehrstuhl innehatte, ließ er sich 1914 krankschreiben und war ab diesem Zeitpunkt nicht mehr an der Universität. Manne Siegbahn (1886-1978), der von 1906 bis 1911 Schüler von Rydberg gewesen war und dann von 1911 bis 1914 Rydbergs Assistent war, übernahm 1914 seine Lehrtätigkeit. Er führte diese aus, bis Rydberg erreichte das Alter von 65 im Jahr 1919. Wir stellen fest, dass Siegbahn schrieb die Biographie von Rydberg. Rydberg trat 1915 von seiner Position zurück und wurde 1916 ins Krankenhaus eingeliefert. Er verbrachte drei Jahre im Krankenhaus, bevor er an einer Hirnblutung starb. Siegbahn wurde 1915 Professor, als Rydberg in den Ruhestand ging, aber erst Anfang 1920 wurde er auf Rydbergs Lehrstuhl für Physik berufen.
Die Autoren schreiben über Rydbergs Charakter:-
Rydberg wurde von vielen seiner Zeitgenossen als eine komplizierte Person angesehen und seine Traurigkeit war offensichtlich, aber seine Bescheidenheit und Herzensgüte wurden auch geschätzt.
Der Autor von schreibt über:-
… seinen stillen Sinn für Humor, besonders wenn es um diejenigen ging, die ihn scheinbar nicht zu schätzen wussten. Jahrelang Vorsitzender der „Fysiska föreningen“ in Lund, war Rydberg immer an Diskussionen mit den jüngeren Männern in der Gesellschaft und der Institution interessiert, und mit Doktoranden, die sich ihrem Ziel näherten.
Wir haben bereits gesehen, dass Rydberg trotz seiner bahnbrechenden Arbeit darum kämpfte, eine Professur zu bekommen. Er erhielt auch nicht den Nobelpreis für Physik, obwohl er für den Preis 1917 nominiert war (in diesem Jahr wurde kein Preis verliehen) und auch nicht für den Preis 1920 (sein Tod im Dezember 1919 bedeutete, dass er nicht berechtigt war). Noch überraschender ist, dass er es nicht schaffte, in die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften gewählt zu werden. Doch kurz vor seinem Tod, am 29. Juni 1919, wurde er zum Fellow der Royal Society of London gewählt. Sicherlich hat er nach seinem Tod mehr Ruhm erlangt als zu seinen Lebzeiten. Eine Konferenz wurde an der Universität von Lund im Juli 1954 zur Feier des 100. Jahrestages seiner Geburt. Es wurde von den führenden Physikern des Tages besucht und die Proceedings veröffentlicht wurde (siehe). Zwei der Wissenschaftler, die teilnahmen, waren Niels Bohr, der den Artikel beisteuerte, und Wolfgang Pauli, der den Artikel beisteuerte. Der Krater Rydberg auf dem Mond und der Asteroid 10506 Rydberg sind ihm zu Ehren benannt worden.