Mecanica cuantică reprezintă structura de rezistenţă a fizicii din secolul XX. Punând la dispoziţie mijloacele necesare pentru înţelegerea microuniversului, teoria cuantică a condus la apariţia unui mare număr de tehnologii importante, printre care tranzistorul, cipul de siliciu şi energia nucleară. Ea a oferit o explicaţie mult mai cuprinzătoare a legăturilor chimice şi a înlesnit înţelegerea fenomenelor biologice, aflându-se astfel la originea unei multitudini de noi metode de explorare.

Astăzi, chiar şi cosmologia se bazează pe ideile cuantice şi, în afară de schimbarea mecanicii vieţii cotidiene, teoria cuantică stă la baza marilor transformări din gândirea filozofică. Dintre toţi oamenii de ştiinţă care au contribuit la dezvoltarea teoriei cuantice, cel mai cunoscut a fost fizicianul danez Niels Bohr.

Importanţa lui Bohr are o dublă semnificaţie, conferită pe de-o parte de propria sa activitate, iar pe de altă parte de influenţa impresionantă exercitată asupra fizicii teoretice în primul sfert de secol XX. Începând cu anul 1913, modelul atomic propus de el a reprezentat fundamentul pe care avea să se dezvolte în deceniul al treilea mecanica cuantică.

Bohr a examinat totodată şi implicaţiile mai largi ale teoriei, care presupune o rupere radicală cu determinismul şi cu noţiunile specifice bunului-simţ, cauză şi efect. Iar celebra sa „interpretare de la Copenhaga" a lumii cuantice îşi păstrează valabilitatea şi în zilele noastre. Cu Niels Bohr au luat sfârşit eforturile ştiinţei clasice de a descoperi realitatea „supremă". „Ar fi greşit să se creadă că sarcina fizicii este de a afla cum este natura", afirma Bohr. „Fizica se ocupă de ceea ce putem spune despre natură."

Niels Bohr s-a născut la Copenhaga în ziua de 7 octombrie 1885, părinţii săi fiind profesorul de fiziologie Christian Bohr şi Ellen Adler Bohr. Era o familie unită, alcătuită din intelectuali rafinaţi, aşa încît micul Bohr a crescut într-un mediu foarte favorabil. Mama lui era o femeie caldă şi inteligentă, iar tatăl, aşa cum avea să-şi amintească mai târziu Bohr, şi-a dat seama că viitorul fiului său se anunţa promiţător.

Crescut într-o familie lipsită de convingeri religioase, Bohr a devenit un ateu care considera gândirea religioasă periculoasă şi greşit orientată. Din 1891 a urmat cursurile şcolii Gammelholms Latin og Realskole, unde a lăsat impresia unui elev bun, bine dezvoltat pentru vârsta lui şi oarecum timid, deşi nu ezita să-şi folosească pumnii.

Aşa cum el însuşi avea să-şi amintească, Bohr simţea o atracţie puternică faţă de ştiinţă „datorită influenţei tatălui meu". S-a înscris la Universitatea din Copenhaga în anul 1903, absolvind cu o licenţă în fizică; tot aici a obţinut şi masteratul în 1909, apoi doctoratul în 1911. In acest an, tatăl lui a murit, iar Niels s-a căsătorit cu Margrethe Norlund.

Tot în 1911 era în plină desfăşurare procesul de revoluţionare a înţelegerii structurii atomului. Într-adevăr, teza de doctorat a lui Bohr avea ca subiect teoria electronilor, care fuseseră descoperiţi cu circa un deceniu în urmă de către Joseph J. Thomson şi erau consideraţi constituenţii universali ai materiei. Thomson mai sugerase şi că numărul de electroni dintr-un atom corespunde cu greutatea acestuia, ceea ce explica existenţa unei mari varietăţi de atomi stabili.

Iar Ernest Rutherford făcuse o descoperire crucială, stabilind că atomul are un nucleu compact şi masiv. Toate acestea i-au determinat pe fizicieni să abandoneze teoria conform căreia atomul era asemenea unui „cozonac cu stafide", în favoarea modelului lui Rutherford, ce pornea de la premisa că electronii se mişcă pe orbite în jurul unui nucleu minuscul.

In 1913, în timp ce se afla în Anglia unde lucra împreună cu Rutherford, Bohr a publicat trei articole având ca subiect structura atomică, articole care aveau să schimbe efectiv evoluţia fizicii. Deşi modelul atomic al lui Rutherford rezolva anumite probleme, rămânea fără răspuns o întrebare esenţială: de ce electronii - evident atraşi de către nucleu - nu ajungeau să fie absorbiţi de către acesta din urmă. Pe scurt, modelul nu explica stabilitatea atomului, o caracteristică majoră a acestuia.

Bohr şi-a dat seama de faptul că mecanica newtoniană clasică nu putea să explice comportamentul materiei la scară atomică. A avut inspiraţia să recurgă la mecanica cuantică, o metodă propusă de Max Planck pentru a rezolva problema „radiaţiei corpului negru" chiar la începutul secolului şi la care Albert Einstein recursese cu câţiva ani mai devreme pentru a explica comportamentul corpuscular al luminii.

Într-o perioadă relativ scurtă de muncă intensă, în cursul anului 1912, Bohr a examinat modul în care un atom de hidrogen emite radiaţie luminoasă şi a elaborat o teorie care concorda de o manieră excepţională cu faptele observate. El a presupus că electronul radiază lumină numai la trecerea de pe o orbită pe alta şi a identificat emisia unei „cuante" de lumină cu „saltul" interorbital al electronului. Aflând rezultatele obţinute de Bohr, Einstein a comentat în stilul său laconic: „Aceasta este o descoperire capitală".

Modelul atomic Rutherford-Bohr, cum avea să fie denumit ulterior, a reprezentat un progres fundamental şi în scurt timp a făcut posibilă o nouă abordare a structurii atomice a tuturor elementelor chimice cunoscute. Una dintre realizările lui Bohr din anul 1913 a constituit-o identificarea salturilor cuantice ale electronilor cu spectrele de radiaţii X (In secolul al XlX-lea, spectroscopia luminii a permis oamenilor de ştiinţă să analizeze diferite elemente. Având o lungime de undă mult mai mică decât lumina vizibilă, razele X pot furniza informaţii fundamentale la scară atomică. In volumul de faţă, a se vedea Gustav Kirchhoff şi Max Von Laue.).

În anul următor, mergând mai departe pe calea deschisă de Bohr, fizicianul britanic Harry Moseley a introdus o ordine nouă, definitivă, în tabelul periodic, supunând fiecare dintre elementele chimice unei analize spectrale cu raze X şi atribuind fiecărui element câte un număr atomic.

Pe parcursul următorilor ani, Bohr a obţinut câteva realizări tehnice care, aşa cum scrie Abraham Pais, „La o privire retrospectivă... sunt cu atât mai uluitoare cu cât sunt bazate pe analogii - orbite atomice asemănătoare mişcării planetare în jurul soarelui şi rotaţia de spin similară rotirii planetelor în jurul propriei axe - care sunt de fapt false". Bohr a primit Premiul Nobel pentru fizică în 1922.

Într-adevăr, modelul atomic al lui Bohr s-a dovedit a avea câteva defecte semnificative. Modelul, numit uneori „prima revoluţie cuantică", nu rezolva anumite chestiuni legate de comportamentul atomilor mai complecşi. Deşi teoria a fost dezvoltată în mai multe variante între anii 1913 şi 1925, s-au acumulat probleme serioase, care aveau să conducă în cele din urmă la „a doua revoluţie cuantică".

În cursul deceniului al treilea al secolului XX, Bohr a fost una dintre principalele personalităţi care au contribuit la rezolvarea crizei din fizică generată de defectele din structura atomică. Revenind la Universitatea din Copenhaga în 1916, el a ocupat postul de profesor de fizică teoretică şi, cinci ani mai târziu, a participat la inaugurarea Institutului de Fizică Teoretică. În felul acesta Copenhaga a devenit un adevărat magnet pentru fizicieni, avîndu-l ca personalitate centrală pe Bohr.

„A doua revoluţie cuantică" a generat un model pur matematic al atomului, prin care se recunoşteau efectiv limitele percepţiei umane cu privire la evenimentele subatomice. Acest model a fost exemplificat de mecanica ondulatorie a lui Erwin Schrodinger, de mecanica matricială a lui Werner Heisenberg şi de celebrul principiu al incertitudinii prin care se recunosc restricţiile în calea cunoaşterii directe a sistemelor fizice.

Spre sfârşitul deceniului al treilea, Bohr a elaborat două principii care au determinat o renaştere a revoluţiei cuantice. într-o conferinţă celebră din 1927, „Fundamentele filozofice ale teoriei cuantice", el a enunţat pentru prima oară conceptul „complementarităţii". Conform acestui principiu, cu toate că sistemele subatomice pot fi măsurate cu ajutorul unor modele contrastante, care se exclud reciproc - ondulatoriu sau corpuscular - pentru descrierea completă a fenomenului este nevoie de amândouă.

Sesizând implicaţiile filozofice ale acestei idei, Bohr a argumentat că principiul' complementarităţii poate fi extins asupra problemei liberului arbitru, precum şi asupra proceselor fundamentale ale vieţii. Probabil că cea mai importantă consecinţă a acestei idei o constituie folosirea în continuare a teoriei cuantice pentru a oferi o descriere fundamentală şi completă a naturii, care nu avea să mai fie modificată de descoperirile ulterioare. Nu există o realitate „mai profundă" în spatele măsurătorilor cuantice.

Deşi această noţiune a fost supusă de-a lungul timpului diverselor critici, ea rămâne piatra de temelie a „spiritului de la Copenhaga" - în pofida diferitelor experimente mentale, a „minţii lui Dumnezeu" şi a teoriilor universurilor multiple. Deşi o serie de fizicieni, printre care Albert Einstein, Max Planck şi alţii, n-au acceptat niciodată această doctrină, ea s-a păstrat, în esenţă neschimbată, până în zilele noastre.

În anii '30, Bohr a început să investigheze domeniul fizicii nucleare aflat în plină expansiune, iar în 1934 a propus modelul „picătură" pentru nucleul atomic, care s-a dovedit important pentru înţelegerea fisiunii nucleare. In 1936 a elaborat o teorie sintetică a nucleului atomic care a devenit în deceniul următor un ghid general pentru toţi fizicienii. Potrivit teoriei lui Bohr, neutronii şi protonii sunt strâns uniţi în nucleu prin intermediul „forţei tari". Deşi era evident că o „deranjare" a structurii acestui nucleu compus s-ar solda cu o eliberare de energie, în acel moment nici măcar nu se întrevedeau consecinţele divizării atomului.

După izbucnirea celui de-al doilea război mondial, Bohr a rămas iniţial în Danemarca, care a fost invadată de nazişti în anul 1940. Datorită poziţiei sale, i-a ajutat pe câţiva dintre colegii săi să scape de persecuţii şi a refuzat să colaboreze cu naziştii. Dar în 1943, după ce a aflat că în scurt timp avea să fie întemniţat, el şi familia sa au fugit în Suedia, apoi în Anglia şi în final în Statele Unite.

În scurt timp s-a implicat în Proiectul Manhattan şi a primit numele conspirativ „Uncle Nick" (unchiul Nick). Contribuţia lui Bohr la dezvoltarea proiectului a fost mai mult simbolică decât substanţială. El s-a declarat împotriva folosirii bombei atomice şi în timpul războiului s-a întâlnit cu Roosevelt şi Churchill, care au respins propunerea lui de încetare a cursei înarmărilor nucleare prin instituirea unui schimb liber de informaţii cu Uniunea Sovietică.

După război, Bohr s-a întors în Danemarca şi a continuat să fie activ până la sfârşitul vieţii, pensionîndu-se de la Universitatea din Copenhaga în anul 1955. Savant devotat care s-a opus până la capăt producerii de arme atomice, Bohr a scris celebra „scrisoare deschisă" către Naţiunile Unite în 1950 şi a primit, printre multe alte distincţii, premiul „Atomii pentru pace" în 1957.

De asemenea, a contribuit la promovarea cooperării internaţionale în fizică, precum şi la înfiinţarea Centrului European pentru Cercetări Nucleare (CERN) la Geneva. Pe 17 noiembrie 1962 a acordat un ultim interviu, având ca subiect istoria teoriei cuantice. A doua zi, în timpul somnului de după-amiază, a suferit un atac de cord în urma căruia s-a stins din viaţă. A fost înmormântat în cavoul familiei din Copenhaga.

Spre deosebire de Einstein, Bohr s-a dovedit extrem de cooperant în abordarea fizicii şi s-a bucurat de recunoaşterea colegilor, ca şi de dragostea rudelor sale. După cum scria Victor Weisskopf, Bohr a creat „stilul de la Copenhaga"... „Îl vedem, cel mai impunător printre colegii săi, acţionând, vorbind şi trăind ca un egal într-un grup de oameni tineri, optimişti, veseli şi entuziaşti, abordând enigmele naturii cu un spirit ofensiv, fără să ţină seama de îngrădirile convenţionale." Din fericita sa căsnicie cu Margrethe au rezultat şase fii, unul dintre ei, Aage Bohr, devenind şi el fizician teoretician şi laureat al premiului Nobel.

Deşi lui Niels Bohr nu-i revine în totalitate meritul de a fi contribuit la dezvoltarea noului edificiu teoretic pentru înţelegerea lumii fizice, el deţine un loc unic în istoria ştiinţei, un loc mai mult sau mai puţin necontestat. Richard Rhodes a exprimat simplu această idee: „Contribuţia lui Bohr la fizica secolului XX n-a fost întrecută decât de cea a lui Einstein".

RECENT

Aspecte epidemilogice ale izbucnirilor cu boli diareice acute în Republica Moldova (Nadejda Gafin, Aliona Nastas, Ion Bîrcă, Adrian Cotelea, Vasile Sofronie)
02.01.2020

În articol sunt prezentate unele aspecte epidemiologice ale izbucnirilor cu boli diareice acute (BDA) în Republica Moldova în anii 2014-2 [ ... ]

Impactul asupra sănătății și cel socioeconomic al morbidității prin varicelă în Republica Moldova (Silvia Negară, Vasile Sofronie)
02.01.2020

A fost studiată și analizată epidemilogic morbiditatea prin varicelă în Republica Moldova în perioada 1985-2017. Studiul dat este unul [ ... ]

2018 Sănătatea - Publicaţie de sănătate şi divertisment