Biografia
Johannes Robert Rydberg znany był jako Janne Rydberg. Jego ojciec, Sven R Rydberg, był kupcem, który posiadał również kilka łodzi, natomiast matką była Maria Beata Andersson. Jednak Sven Rydberg zmarł, gdy jego syn Janne miał zaledwie cztery lata, a rodzina znalazła się w bardzo trudnej sytuacji finansowej. Janne uczęszczał do szkoły w Halmstad, które leży w południowo-zachodniej Szwecji, na wschodnim brzegu Kattegat, u ujścia rzeki Nissan. W gimnazjum uczył się pełnego zakresu przedmiotów: geografii, historii, języków, matematyki, historii naturalnej, filozofii, fizyki i religii. W 1873 r. ukończył gimnazjum w Halmstad, a jesienią tego samego roku wstąpił na uniwersytet w Lund. Uniwersytet w Lund, w mieście Lund w południowej Szwecji, na północny wschód od Malmo, jest drugim najstarszym uniwersytetem w Szwecji, założonym w 1666 roku. Rydberg miał bardzo dobre wyniki ze wszystkich przedmiotów szkolnych, ale jego ulubionym była matematyka, więc to był główny temat jego studiów licencjackich.
Rydberg otrzymał tytuł licencjata na Uniwersytecie w Lund w 1875 roku. Kontynuował studia matematyczne i napisał główną rozprawę o przekrojach stożkowych na potrzeby doktoratu z matematyki oraz drugą rozprawę o całkach algebraicznych funkcji algebraicznych. Doktorat uzyskał w 1879 roku. Podczas studiów matematycznych Rydberg uczył również fizyki w Instytucie Fizyki w Lund, gdzie w 1876 r. został mianowany asystentem. Po uzyskaniu doktoratu, w 1880 r. został powołany na stanowisko docenta matematyki na Uniwersytecie w Lund, ale jego zainteresowania badawcze zwróciły się już raczej w kierunku fizyki matematycznej niż czystej matematyki. W ciągu dwóch lat pracy jako wykładowca matematyki zajmował się problemami związanymi z elektrycznością. W 1882 r. Rydberg przeniósł się z asystentury w matematyce na stanowisko asystenta wykładowcy fizyki na Uniwersytecie w Lund. W tym samym roku wniosek Uniwersytetu w Lund o nowy budynek fizyki, aby pomieścić Instytut Fizyki został zatwierdzony. Ten nowy Instytut stał się miejscem pracy Rydberga do końca jego kariery. W 1886 r. ożenił się z Lidią Eleonorą Matyldą Carlsson, córką urzędnika medycznego przy prowincjonalnej radzie powiatu; mieli dwie córki i syna Helge, który został biologiem. W 1897 roku przejął obowiązki profesora fizyki, ale było to tylko tymczasowe i pozostał asystentem wykładowcy. Z bardzo niską pensją Rydberg był zmuszony podjąć pracę jako księgowy w miejscowej kasie oszczędnościowej, aby uzupełnić swoje dochody na tyle, by móc utrzymać rodzinę. W 1897 r. Rydberg ubiegał się o katedrę fizyki na Uniwersytecie w Lund, która zwolniła się, gdy Karl Albert Viktor Holmgren (1824-1905) przeszedł na emeryturę. O katedrę ubiegało się sześć osób, ale proces ten trwał kilka lat, a procedura mianowania stała się niemal farsowa.
Sprawdzamy szczegóły tego procesu, a w szczególności ocenę Rydberga przez sędziego, w osobnym artykule. Zobacz ten LINK
W rezultacie mianowany został Albert Victor Bäcklund, który był kandydatem, którego sędziowie uznali za niewartego rankingu na to stanowisko. Po nominacji Bäcklund starał się o awans Rydberga na profesora. Nie jest jasne, czy Bäcklund starał się naprawić krzywdę wyrządzoną przez nominację na katedrę, czy też chciał dodatkowej nominacji na katedrę, aby mieć lżejsze obciążenie dydaktyczne. W marcu 1901 roku Rydberg został mianowany profesorem nadzwyczajnym, ale dopiero w styczniu 1909 roku otrzymał nominację na profesora zwyczajnego. Od tego czasu aż do przejścia na emeryturę prowadził katedrę fizyki w Lund.
Najważniejsza praca Rydberga dotyczyła spektroskopii, gdzie znalazł stosunkowo proste wyrażenie odnoszące się do różnych linii w widmach pierwiastków. Cytujemy z nekrologu (patrz także ):-
Niezależnie od niedoskonałych tablic spektroskopowych, które miał wtedy do dyspozycji, Rydberg odkrył większość ważnych właściwości widm serii, w tym związek między odpowiednimi seriami w widmach pokrewnych pierwiastków, i zapowiadał odkrycia, które zostały dokonane później, gdy prace doświadczalne były wystarczająco zaawansowane. Niektóre z cech zauważonych przez Rydberga były obserwowane w tym samym czasie przez Kayser i Runge, ale jego praca miała szczególną zaletę łączenia różnych serii w widmie tego samego elementu w jeden system, który może być reprezentowany przez zestaw prostych wzorów, ale kilka regulowanych stałych. Szczególnie nalegał, aby stała wodorowa, obecnie ogólnie nazywana „stałą Rydberga”, pojawiła się we wszystkich seriach i, poza niewielkimi zmianami w zależności od pierwiastka, sugerowanymi przez teoretyczną pracę Bohra, prawie wszystkie późniejsze próby poprawienia serii reprezentacji wiązały się z tym założeniem i miały formułę Rydberga jako podstawę.
Wiemy, że Rydberg znalazł swoje wyniki do września 1887 roku, ponieważ napisał do Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk w tym czasie z prośbą o wsparcie finansowe i dołączył do swojego wniosku załącznik z listą wyników, które później ogłosił publicznie. Pierwsze publiczne ogłoszenie wyników ukazało się w książce On the Structure of the Line Spectra of Chemical Elements. Preliminary Notice Communicated przez autora, który został opublikowany w 1890 roku. W tym wstępnym komunikacie stwierdził, że jego badania dotyczyły tylko pierwiastków z grup I, II i III układu okresowego. Był jednak pewien, że odkryte przez niego prawa odnoszą się do wszystkich pierwiastków. Swoją główną pracę Recherches sur la constitution des spectres d’émission des élements chimiques Ⓣ przedstawił 13 listopada 1889 r. Szwedzkiej Królewskiej Akademii Nauk. Został on również opublikowany przez Akademię w 1890 roku. Do badania linii widmowych pierwiastków skłoniła go praca Dymitra Iwanowicza Mendelejewa (1834-1907), który w 1871 r. stworzył swój układ okresowy pierwiastków. Praca Mendelejewa była początkowo przyjęta z małym entuzjazmem, ale z biegiem lat to się zmieniło. Rydberg pisze w Recherches:-
Wraz z odkryciem przez Mendelejewa układu okresowego pierwiastków pojawił się nowy punkt wyjścia o wielkim znaczeniu dla całej pracy, którą tu studiuję. Jednakże, został on wykorzystany tylko w niewielkim stopniu. W „Om de kemiska” doszedłem do wniosku, że okresowość dużej liczby współczynników fizycznych musi zależeć od faktu, że siła, która działa między dwoma atomami tego samego lub różnych pierwiastków, jest okresową funkcją masy atomowej.
Podaje on, że z wyjątkiem wzoru Balmera dla widma atomu wodoru,… problem konstytucji widm świetlnych jest wciąż nierozwiązany, a większość prób, które zostały podjęte w celu porównania i obliczenia widm pierwiastków, zostały wykonane w taki sposób, aby zdyskredytować wszystkie prace tego rodzaju i wyolbrzymić trudności ich autorów, którzy pozwolili swojej wyobraźni uruchomić tak swobodnie w tworzeniu ich hipotezy. Podaje on wzór oparty na różnych stałych i zauważa, że:-
… długości fal i liczby falowe odpowiednich linii, jak również wartości trzech stałych odpowiednich serii różnych pierwiastków, są okresowymi funkcjami masy atomowej. Dlatego, jeśli znane są widma dwóch pierwiastków w układzie okresowym, widmo pierwiastka znajdującego się pomiędzy nimi można obliczyć za pomocą interpolacji.
Kontynuował badania nad problemem linii widmowych i w swojej pracy Lines in the Hydrogen Spectrum (1897) pisze:-
Jak zaznaczyłem już w moim ogólnym przedstawieniu konstytucji widm liniowych, a potem starałem się dalej potwierdzić, nie może być wątpliwości, że te serie są naprawdę częściami jednej grupy linii o dwóch zmiennych parametrach integralnych, których ogólny wzór można zapisać w przybliżeniu.
Miał nadzieję, że uda mu się ustalić strukturę atomu, ale choć jego praca dała podstawy teorii struktury, sam nie osiągnął celu. Dopiero po tym, jak Ernest Rutherford zaproponował swój model atomu, a Niels Bohr i Max Planck dodali do teorii struktury atomu podejście kwantowe, stworzono podstawy, które umożliwiły prawidłowe teoretyczne przedstawienie danych spektralnych.
Widzieliśmy powyżej, że Rydberg został profesorem zwyczajnym dopiero w 1909 roku. Miał 54 lata, ale niestety jego zdrowie wkrótce zaczęło się pogarszać. W 1911 r. miał udar mózgu i chociaż wyzdrowiał na tyle, że mógł wrócić do pracy, zaczął cierpieć na problemy z sercem i krążeniem. Jego zdrowie nadal się pogarszało i w 1914 r. poważnie zachorował. Mimo że nadal prowadził katedrę, w 1914 r. wziął zwolnienie lekarskie i od tego czasu był nieobecny na uniwersytecie. Manne Siegbahn (1886-1978), który był studentem Rydberga w latach 1906-1911, a następnie asystentem Rydberga w latach 1911-1914, przejął jego obowiązki dydaktyczne w 1914 roku. Pełnił je aż do ukończenia przez Rydberga 65 roku życia w 1919 roku. Zwracamy uwagę, że Siegbahn napisał biografię Rydberga. Rydberg zrezygnował ze stanowiska w 1915 r., a w 1916 r. trafił do szpitala. Spędził w szpitalu trzy lata, po czym zmarł z powodu wylewu krwi do mózgu. Siegbahn został profesorem w 1915 r., kiedy Rydberg przeszedł na emeryturę, ale dopiero na początku 1920 r. został mianowany na katedrę fizyki Rydberga.
Autorzy piszą o charakterze Rydberga:-
Rydberg był uważany przez wielu swoich współczesnych za osobę skomplikowaną, a jego smutek był widoczny, ale jego skromność i dobroć serca były również doceniane.
Autor pisze o:-
… jego cichym poczuciu humoru, zwłaszcza gdy chodziło o tych, którzy najwyraźniej nie potrafili go docenić. Przez wiele lat przewodniczący 'Fysiska föreningen' w Lund, Rydberg był zawsze zainteresowany dyskusjami z młodszymi mężczyznami w społeczeństwie i instytucji, a także z absolwentami zbliżającymi się do celu.
Widzieliśmy już, że pomimo jego przełomowej pracy, Rydberg miał trudności z uzyskaniem nominacji profesorskiej. Nie otrzymał również nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, mimo że był nominowany do nagrody w 1917 r. (w tym roku nie przyznano nagrody) i ponownie do nagrody w 1920 r. (jego śmierć w grudniu 1919 r. oznaczała, że nie kwalifikował się do nagrody). Jeszcze bardziej zaskakujące jest to, że nie udało mu się zostać wybranym do Szwedzkiej Królewskiej Akademii Nauk. Jednak na krótko przed śmiercią, 29 czerwca 1919 r., został wybrany na członka Royal Society of London. Z pewnością po śmierci osiągnął większą sławę niż za życia. W lipcu 1954 r. na Uniwersytecie w Lund odbyła się konferencja z okazji setnej rocznicy jego urodzin. Wzięli w niej udział czołowi fizycy tamtych czasów, a protokół z obrad został opublikowany (patrz ). Dwóch naukowców, którzy wzięli w niej udział to Niels Bohr, który napisał artykuł , oraz Wolfgang Pauli, który napisał artykuł . Krater Rydberg na Księżycu i asteroida 10506 Rydberg zostały nazwane na jego cześć.