Σύνοψη

Ο Niels Henrik David Bohr (7 Οκτωβρίου 1885 - 18 Νοεμβρίου 1962) ήταν Δανός φυσικός που συνέβαλε θεμελιωδώς στην κατανόηση της ατομικής δομής και της κβαντικής θεωρίας, για την οποία έλαβε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1922. Ο Μπορ ήταν επίσης φιλόσοφος και προαγωγός της επιστημονικής έρευνας.

Ο Bohr ανέπτυξε το μοντέλο Bohr του ατόμου, στο οποίο πρότεινε ότι τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων είναι διακριτά και ότι τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται σε σταθερές τροχιές γύρω από τον ατομικό πυρήνα, αλλά μπορούν να μεταπηδούν από το ένα ενεργειακό επίπεδο (ή τροχιά) στο άλλο. Αν και το μοντέλο Bohr έχει αντικατασταθεί από άλλα μοντέλα, οι βασικές αρχές του παραμένουν έγκυρες. Συνέλαβε την αρχή της συμπληρωματικότητας: ότι τα αντικείμενα μπορούν να αναλυθούν ξεχωριστά με βάση αντιφατικές ιδιότητες, όπως το να συμπεριφέρονται ως κύματα ή ως ρεύμα σωματιδίων. Η έννοια της συμπληρωματικότητας κυριάρχησε στη σκέψη του Μπορ τόσο στην επιστήμη όσο και στη φιλοσοφία.

Ο Bohr ίδρυσε το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, γνωστό σήμερα ως Ινστιτούτο Niels Bohr, το οποίο άνοιξε το 1920. Ο Bohr υπήρξε μέντορας και συνεργάστηκε με φυσικούς όπως οι Hans Kramers, Oskar Klein, George de Hevesy και Werner Heisenberg. Προέβλεψε την ύπαρξη ενός νέου στοιχείου που έμοιαζε με το ζιρκόνιο, το οποίο ονομάστηκε hafnium, από το λατινικό όνομα της Κοπεγχάγης, όπου ανακαλύφθηκε. Αργότερα, το στοιχείο bohrium πήρε το όνομά του.

Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1930, ο Bohr βοήθησε τους πρόσφυγες από τον ναζισμό. Μετά την κατάληψη της Δανίας από τους Γερμανούς, είχε μια διάσημη συνάντηση με τον Χάιζενμπεργκ, ο οποίος είχε γίνει επικεφαλής του γερμανικού προγράμματος πυρηνικών όπλων. Τον Σεπτέμβριο του 1943 έφτασε στον Μπορ η είδηση ότι επρόκειτο να συλληφθεί από τους Γερμανούς και κατέφυγε στη Σουηδία. Από εκεί, μεταφέρθηκε αεροπορικώς στη Βρετανία, όπου εντάχθηκε στο βρετανικό πρόγραμμα πυρηνικών όπλων Tube Alloys και ήταν μέλος της βρετανικής αποστολής στο πρόγραμμα Μανχάταν. Μετά τον πόλεμο, ο Μπορ ζήτησε διεθνή συνεργασία για την πυρηνική ενέργεια. Συμμετείχε στην ίδρυση του CERN και του ερευνητικού ιδρύματος Risø της Δανικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας και έγινε ο πρώτος πρόεδρος του Σκανδιναβικού Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής το 1957.

Ο Niels Henrik David Bohr γεννήθηκε στην Κοπεγχάγη της Δανίας στις 7 Οκτωβρίου 1885, ως το δεύτερο από τα τρία παιδιά του Christian Bohr, καθηγητή φυσιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, και της Ellen Bohr από πλούσια τραπεζική οικογένεια. Είχε μια μεγαλύτερη αδελφή, την Τζένι, και έναν μικρότερο αδελφό, τον Χάραλντ. ενώ ο Χάραλντ έγινε μαθηματικός και ποδοσφαιριστής που έπαιξε για την εθνική ομάδα της Δανίας στους θερινούς Ολυμπιακούς Αγώνες του 1908 στο Λονδίνο. Ο Niels ήταν επίσης παθιασμένος ποδοσφαιριστής, και τα δύο αδέλφια έπαιξαν αρκετούς αγώνες για την Akademisk Boldklub (Ακαδημαϊκή Ποδοσφαιρική Λέσχη) με έδρα την Κοπεγχάγη, με τον Niels ως τερματοφύλακα.

Ο Bohr εκπαιδεύτηκε στο Λατινικό Σχολείο Gammelholm, ξεκινώντας από τα επτά του χρόνια. Το 1903, ο Μπορ γράφτηκε ως προπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης. Η ειδικότητά του ήταν η φυσική, την οποία σπούδασε υπό τον καθηγητή Κρίστιαν Κρίστιανσεν, τον μοναδικό καθηγητή φυσικής του πανεπιστημίου εκείνη την εποχή. Σπούδασε επίσης αστρονομία και μαθηματικά υπό τον καθηγητή Thorvald Thiele και φιλοσοφία υπό τον καθηγητή Harald Høffding, φίλο του πατέρα του.

Το 1905, η Βασιλική Ακαδημία Επιστημών και Γραμμάτων της Δανίας χρηματοδότησε έναν διαγωνισμό χρυσού μεταλλίου για τη διερεύνηση μιας μεθόδου μέτρησης της επιφανειακής τάσης των υγρών, η οποία είχε προταθεί από τον λόρδο Rayleigh το 1879. Αυτό περιελάμβανε τη μέτρηση της συχνότητας ταλάντωσης της ακτίνας ενός πίδακα νερού. Ο Bohr διεξήγαγε μια σειρά πειραμάτων χρησιμοποιώντας το εργαστήριο του πατέρα του στο πανεπιστήμιο- το ίδιο το πανεπιστήμιο δεν διέθετε εργαστήριο φυσικής. Για να ολοκληρώσει τα πειράματά του, έπρεπε να κατασκευάσει μόνος του τα γυάλινα σκεύη, δημιουργώντας δοκιμαστικούς σωλήνες με τις απαιτούμενες ελλειπτικές διατομές. Ξεπέρασε το αρχικό έργο, ενσωματώνοντας βελτιώσεις τόσο στη θεωρία του Rayleigh όσο και στη μέθοδό του, λαμβάνοντας υπόψη το ιξώδες του νερού και δουλεύοντας με πεπερασμένα πλάτη αντί για απλά απειροελάχιστα. Το δοκίμιό του, το οποίο υπέβαλε την τελευταία στιγμή, κέρδισε το βραβείο. Αργότερα υπέβαλε μια βελτιωμένη εκδοχή της εργασίας στη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου για δημοσίευση στο περιοδικό Philosophical Transactions of the Royal Society.

Ο Χάραλντ έγινε ο πρώτος από τους δύο αδελφούς Μπορ που απέκτησε μεταπτυχιακό δίπλωμα, το οποίο απέκτησε στα μαθηματικά τον Απρίλιο του 1909. Ο Niels χρειάστηκε άλλους εννέα μήνες για να αποκτήσει το δικό του για την ηλεκτρονική θεωρία των μετάλλων, θέμα που του ανέθεσε ο επιβλέπων του, ο Christiansen. Στη συνέχεια ο Bohr επεξεργάστηκε τη μεταπτυχιακή του διατριβή σε πολύ μεγαλύτερη διδακτορική διατριβή (dr. phil.). Ερεύνησε τη βιβλιογραφία για το θέμα, καταλήγοντας σε ένα μοντέλο που είχε διατυπώσει ο Paul Drude και επεξεργάστηκε ο Hendrik Lorentz, στο οποίο τα ηλεκτρόνια σε ένα μέταλλο θεωρούνται ότι συμπεριφέρονται σαν αέριο. Ο Bohr επέκτεινε το μοντέλο του Lorentz, αλλά εξακολουθούσε να μην μπορεί να εξηγήσει φαινόμενα όπως το φαινόμενο Hall και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η θεωρία των ηλεκτρονίων δεν μπορούσε να εξηγήσει πλήρως τις μαγνητικές ιδιότητες των μετάλλων. Η διατριβή έγινε δεκτή τον Απρίλιο του 1911 και ο Μπορ πραγματοποίησε την επίσημη υπεράσπισή της στις 13 Μαΐου. Ο Χάραλντ είχε λάβει το διδακτορικό του το προηγούμενο έτος. Η διατριβή του Μπορ ήταν πρωτοποριακή, αλλά προσέλκυσε μικρό ενδιαφέρον εκτός Σκανδιναβίας, επειδή ήταν γραμμένη στα δανικά, κάτι που αποτελούσε απαίτηση του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης εκείνη την εποχή. Το 1921, η Ολλανδή φυσικός Hendrika Johanna van Leeuwen θα εξήγαγε ανεξάρτητα ένα θεώρημα της διατριβής του Bohr, το οποίο είναι σήμερα γνωστό ως θεώρημα Bohr-Van Leeuwen.

Το 1910, ο Bohr γνώρισε τη Margrethe Nørlund, αδελφή του μαθηματικού Niels Erik Nørlund. Ο Μπορ παραιτήθηκε από μέλος της Εκκλησίας της Δανίας στις 16 Απριλίου 1912 και ο ίδιος και η Μαργκρέτε παντρεύτηκαν με πολιτικό γάμο στο δημαρχείο της Σλάγκελς την 1η Αυγούστου. Χρόνια αργότερα, ο αδελφός του Harald εγκατέλειψε ομοίως την εκκλησία πριν παντρευτεί. Ο μεγαλύτερος, ο Κρίστιαν, πέθανε σε ατύχημα με βάρκα το 1934, και ο άλλος, ο Χάραλντ, ήταν σοβαρά διανοητικά ανάπηρος. Τοποθετήθηκε σε ίδρυμα μακριά από το σπίτι της οικογένειάς του σε ηλικία τεσσάρων ετών και πέθανε από παιδική μηνιγγίτιδα έξι χρόνια αργότερα. Ο Aage Bohr έγινε επιτυχημένος φυσικός και το 1975 τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ Φυσικής, όπως και ο πατέρας του. Ο γιος του Aage, Vilhem A. Bohr, είναι επιστήμονας συνεργαζόμενος με το Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης και το Εθνικό Ινστιτούτο Γήρανσης των ΗΠΑ. έγινε γιατρός, ο Erik , χημικός μηχανικός, και ο Ernest, δικηγόρος. Όπως και ο θείος του Χάραλντ, ο Έρνεστ Μπορ έγινε ολυμπιονίκης, παίζοντας χόκεϊ επί χόρτου για τη Δανία στους θερινούς Ολυμπιακούς Αγώνες του 1948 στο Λονδίνο.

Μοντέλο Bohr

Τον Σεπτέμβριο του 1911, ο Bohr, με την υποστήριξη μιας υποτροφίας από το Ίδρυμα Carlsberg, ταξίδεψε στην Αγγλία, όπου γινόταν το μεγαλύτερο μέρος της θεωρητικής εργασίας για τη δομή των ατόμων και των μορίων. Συνάντησε τον J. J. Thomson του εργαστηρίου Cavendish και του Trinity College του Cambridge. Παρακολούθησε διαλέξεις για τον ηλεκτρομαγνητισμό από τον James Jeans και τον Joseph Larmor και έκανε κάποια έρευνα για τις καθοδικές ακτίνες, αλλά δεν κατάφερε να εντυπωσιάσει τον Thomson. Είχε μεγαλύτερη επιτυχία με νεότερους φυσικούς, όπως ο Αυστραλός William Lawrence Bragg και ο Νεοζηλανδός Ernest Rutherford, του οποίου το 1911 το μοντέλο Rutherford για το άτομο με τον μικρό κεντρικό πυρήνα είχε αμφισβητήσει το μοντέλο του Thomson του 1904. Ο Μπορ έλαβε πρόσκληση από τον Ράδερφορντ να διεξάγει μεταδιδακτορική εργασία στο Πανεπιστήμιο Victoria του Μάντσεστερ, όπου ο Μπορ γνώρισε τον Τζορτζ ντε Χέβεσι και τον Τσαρλς Γκάλτον Δαρβίνο (τον οποίο ο Μπορ αποκάλεσε "εγγονό του πραγματικού Δαρβίνου").

Ο Bohr επέστρεψε στη Δανία τον Ιούλιο του 1912 για το γάμο του και ταξίδεψε στην Αγγλία και τη Σκωτία για το μήνα του μέλιτος. Με την επιστροφή του, έγινε ιδιώτης καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, δίνοντας διαλέξεις για τη θερμοδυναμική. Ο Martin Knudsen πρότεινε το όνομα του Μπορ για διδάκτορα, το οποίο εγκρίθηκε τον Ιούλιο του 1913, και ο Μπορ άρχισε τότε να διδάσκει φοιτητές ιατρικής. Οι τρεις εργασίες του, που αργότερα έγιναν γνωστές ως "η τριλογία", δημοσιεύτηκαν στο Philosophical Magazine τον Ιούλιο, τον Σεπτέμβριο και τον Νοέμβριο του ίδιου έτους. Προσάρμοσε την πυρηνική δομή του Ράδερφορντ στην κβαντική θεωρία του Μαξ Πλανκ και έτσι δημιούργησε το μοντέλο Μπορ του ατόμου.

Τα πλανητικά μοντέλα των ατόμων δεν ήταν καινούργια, αλλά η αντιμετώπιση του Bohr ήταν. Παίρνοντας ως αφετηρία την εργασία του 1912 του Darwin σχετικά με τον ρόλο των ηλεκτρονίων στην αλληλεπίδραση των σωματιδίων άλφα με έναν πυρήνα, προχώρησε στη θεωρία ότι τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν σε τροχιές κβαντισμένων "σταθερών καταστάσεων" γύρω από τον πυρήνα του ατόμου προκειμένου να σταθεροποιήσουν το άτομο, αλλά μόνο στην εργασία του 1921 έδειξε ότι οι χημικές ιδιότητες κάθε στοιχείου καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τον αριθμό των ηλεκτρονίων στις εξωτερικές τροχιές των ατόμων του. Εισήγαγε την ιδέα ότι ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να πέσει από μια τροχιά υψηλότερης ενέργειας σε μια χαμηλότερη, εκπέμποντας κατά τη διαδικασία αυτή ένα κβάντο διακριτής ενέργειας. Αυτό αποτέλεσε τη βάση γι' αυτό που σήμερα είναι γνωστό ως παλιά κβαντική θεωρία.

Το 1885, ο Γιόχαν Μπάλμερ είχε επινοήσει τη σειρά Μπάλμερ για να περιγράψει τις ορατές φασματικές γραμμές ενός ατόμου υδρογόνου:

όπου λ είναι το μήκος κύματος του απορροφούμενου ή εκπεμπόμενου φωτός και RH είναι η σταθερά Rydberg. Ο τύπος του Balmer επιβεβαιώθηκε με την ανακάλυψη πρόσθετων φασματικών γραμμών, αλλά επί τριάντα χρόνια κανείς δεν μπορούσε να εξηγήσει γιατί λειτουργούσε. Στην πρώτη δημοσίευση της τριλογίας του, ο Μπορ κατάφερε να τον συναγάγει από το μοντέλο του:

όπου me είναι η μάζα του ηλεκτρονίου, e είναι το φορτίο του, h είναι η σταθερά του Planck και Z είναι ο ατομικός αριθμός του ατόμου (1 για το υδρογόνο).

Το πρώτο εμπόδιο του μοντέλου ήταν η σειρά Pickering, γραμμές που δεν ταίριαζαν με τον τύπο του Balmer. Όταν ο Alfred Fowler τον αμφισβήτησε σχετικά, ο Bohr απάντησε ότι προκλήθηκαν από ιονισμένο ήλιο, άτομα ηλίου με ένα μόνο ηλεκτρόνιο. Διαπιστώθηκε ότι το μοντέλο Bohr λειτουργούσε για τέτοια ιόντα. Σε πολλούς παλαιότερους φυσικούς, όπως οι Thomson, Rayleigh και Hendrik Lorentz, δεν άρεσε η τριλογία, αλλά η νεότερη γενιά, συμπεριλαμβανομένων των Rutherford, David Hilbert, Albert Einstein, Enrico Fermi, Max Born και Arnold Sommerfeld, την είδαν ως μια σημαντική ανακάλυψη. Η αποδοχή της τριλογίας οφειλόταν εξ ολοκλήρου στην ικανότητά της να εξηγεί φαινόμενα που έθεταν σε αδιέξοδο άλλα μοντέλα και να προβλέπει αποτελέσματα που επαληθεύτηκαν στη συνέχεια από πειράματα. Σήμερα, το μοντέλο του ατόμου Bohr έχει αντικατασταθεί, αλλά εξακολουθεί να είναι το πιο γνωστό μοντέλο του ατόμου, καθώς εμφανίζεται συχνά σε κείμενα φυσικής και χημείας του γυμνασίου.

Στον Bohr δεν άρεσε να διδάσκει φοιτητές ιατρικής. Αποφάσισε να επιστρέψει στο Μάντσεστερ, όπου ο Ράδερφορντ του είχε προσφέρει θέση αναγνώστη στη θέση του Δαρβίνου, του οποίου η θητεία είχε λήξει. Ο Bohr δέχθηκε. Πήρε άδεια απουσίας από το Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, την οποία ξεκίνησε κάνοντας διακοπές στο Τιρόλο με τον αδελφό του Harald και τη θεία του Hanna Adler. Εκεί, επισκέφθηκε το Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν και το Πανεπιστήμιο Ludwig Maximilian του Μονάχου, όπου συνάντησε τον Sommerfeld και πραγματοποίησε σεμινάρια για την τριλογία. Ο Πρώτος Παγκόσμιος Πόλεμος ξέσπασε ενώ βρίσκονταν στο Τιρόλο, περιπλέκοντας σημαντικά το ταξίδι της επιστροφής στη Δανία και το επακόλουθο ταξίδι του Μπορ με τη Μαργκρέτε στην Αγγλία, όπου έφτασε τον Οκτώβριο του 1914. Έμειναν μέχρι τον Ιούλιο του 1916, οπότε και διορίστηκε στην έδρα Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, μια θέση που είχε δημιουργηθεί ειδικά γι' αυτόν. Την ίδια στιγμή καταργήθηκε η διδασκαλία του, οπότε έπρεπε να συνεχίσει να διδάσκει φυσική σε φοιτητές ιατρικής. Οι νέοι καθηγητές παρουσιάστηκαν επίσημα στον βασιλιά Χριστιανό Χ, ο οποίος εξέφρασε τη χαρά του που γνώρισε έναν τόσο διάσημο ποδοσφαιριστή.

Ινστιτούτο Φυσικής

Τον Απρίλιο του 1917 ο Bohr ξεκίνησε μια εκστρατεία για την ίδρυση ενός Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής. Κέρδισε την υποστήριξη της δανικής κυβέρνησης και του Ιδρύματος Carlsberg, ενώ σημαντικές συνεισφορές έγιναν επίσης από τη βιομηχανία και ιδιώτες δωρητές, πολλοί από τους οποίους ήταν Εβραίοι. Η νομοθεσία για την ίδρυση του Ινστιτούτου ψηφίστηκε τον Νοέμβριο του 1918. Γνωστό πλέον ως Ινστιτούτο Νιλς Μπορ, άνοιξε στις 3 Μαρτίου 1921, με διευθυντή τον Μπορ. Η οικογένειά του μετακόμισε σε ένα διαμέρισμα στον πρώτο όροφο. Το ινστιτούτο του Μπορ λειτούργησε ως κομβικό σημείο για τους ερευνητές της κβαντομηχανικής και συναφών θεμάτων κατά τις δεκαετίες του 1920 και 1930, όταν οι περισσότεροι από τους πιο γνωστούς θεωρητικούς φυσικούς του κόσμου πέρασαν κάποιο χρόνο στην εταιρεία του. Στις πρώτες αφίξεις περιλαμβάνονταν ο Hans Kramers από τις Κάτω Χώρες, ο Oskar Klein από τη Σουηδία, ο George de Hevesy από την Ουγγαρία, ο Wojciech Rubinowicz από την Πολωνία και ο Svein Rosseland από τη Νορβηγία. Ο Bohr εκτιμήθηκε ευρέως ως συμπαθής οικοδεσπότης και διακεκριμένος συνάδελφός τους. Οι Klein και Rosseland παρήγαγαν την πρώτη δημοσίευση του ινστιτούτου πριν ακόμη αυτό ανοίξει.

Το μοντέλο Bohr λειτούργησε καλά για το υδρογόνο και το ιονισμένο μονήλεκτρονιο Ήλιο, το οποίο εντυπωσίασε τον Αϊνστάιν, αλλά δεν μπορούσε να εξηγήσει τα πιο σύνθετα στοιχεία. Μέχρι το 1919, ο Bohr απομακρύνθηκε από την ιδέα ότι τα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα και ανέπτυξε ευρετικές μεθόδους για την περιγραφή τους. Τα στοιχεία των σπάνιων γαιών αποτελούσαν ένα ιδιαίτερο πρόβλημα ταξινόμησης για τους χημικούς, επειδή ήταν χημικά τόσο παρόμοια. Μια σημαντική εξέλιξη ήρθε το 1924 με την ανακάλυψη της αρχής αποκλεισμού του Pauli από τον Wolfgang Pauli, η οποία έθεσε τα μοντέλα του Bohr σε μια σταθερή θεωρητική βάση. Ο Μπορ ήταν τότε σε θέση να δηλώσει ότι το στοιχείο 72 που δεν είχε ακόμη ανακαλυφθεί δεν ήταν ένα στοιχείο σπάνιων γαιών, αλλά ένα στοιχείο με χημικές ιδιότητες παρόμοιες με εκείνες του ζιρκονίου. (Τα στοιχεία είχαν προβλεφθεί και ανακαλυφθεί από το 1871 με βάση τις χημικές τους ιδιότητες) και ο Bohr αμφισβητήθηκε αμέσως από τον Γάλλο χημικό Georges Urbain, ο οποίος ισχυρίστηκε ότι είχε ανακαλύψει ένα στοιχείο σπάνιων γαιών 72, το οποίο ονόμασε "celtium". Στο Ινστιτούτο της Κοπεγχάγης, ο Dirk Coster και ο George de Hevesy ανέλαβαν την πρόκληση να αποδείξουν ότι ο Bohr είχε δίκιο και ο Urbain άδικο. Ξεκινώντας με μια σαφή ιδέα για τις χημικές ιδιότητες του άγνωστου στοιχείου απλοποιήθηκε σημαντικά η διαδικασία αναζήτησης. Έψαξαν σε δείγματα από το Μουσείο Ορυκτολογίας της Κοπεγχάγης αναζητώντας ένα στοιχείο που έμοιαζε με το ζιρκόνιο και σύντομα το βρήκαν. Το στοιχείο, το οποίο ονόμασαν hafnium (Hafnia είναι το λατινικό όνομα της Κοπεγχάγης) αποδείχθηκε ότι ήταν πιο κοινό από τον χρυσό.

Το 1922 ο Μπορ τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ Φυσικής "για τις υπηρεσίες του στη διερεύνηση της δομής των ατόμων και της ακτινοβολίας που προέρχεται από αυτά". Το βραβείο αναγνώρισε έτσι τόσο την Τριλογία όσο και το πρώιμο ηγετικό έργο του στον αναδυόμενο τομέα της κβαντομηχανικής. Στη διάλεξή του για το Νόμπελ, ο Μπορ έδωσε στο ακροατήριό του μια ολοκληρωμένη επισκόπηση των όσων ήταν τότε γνωστά για τη δομή του ατόμου, συμπεριλαμβανομένης της αρχής της αντιστοιχίας, την οποία είχε διατυπώσει. Αυτή δηλώνει ότι η συμπεριφορά των συστημάτων που περιγράφονται από την κβαντική θεωρία αναπαράγει την κλασική φυσική στο όριο των μεγάλων κβαντικών αριθμών.

Η ανακάλυψη της σκέδασης Compton από τον Arthur Holly Compton το 1923 έπεισε τους περισσότερους φυσικούς ότι το φως αποτελείται από φωτόνια και ότι η ενέργεια και η ορμή διατηρούνται στις συγκρούσεις μεταξύ ηλεκτρονίων και φωτονίων. Το 1924, οι Bohr, Kramers και John C. Slater, ένας Αμερικανός φυσικός που εργαζόταν στο Ινστιτούτο της Κοπεγχάγης, πρότειναν τη θεωρία Bohr-Kramers-Slater (BKS). Επρόκειτο περισσότερο για ένα πρόγραμμα παρά για μια πλήρη φυσική θεωρία, καθώς οι ιδέες που ανέπτυξε δεν είχαν εκπονηθεί ποσοτικά. Η θεωρία BKS αποτέλεσε την τελευταία προσπάθεια κατανόησης της αλληλεπίδρασης της ύλης και της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με βάση την παλιά κβαντική θεωρία, στην οποία τα κβαντικά φαινόμενα αντιμετωπίζονταν με την επιβολή κβαντικών περιορισμών σε μια κλασική κυματική περιγραφή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.

Η μοντελοποίηση της ατομικής συμπεριφοράς κάτω από την προσπίπτουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με τη χρήση "εικονικών ταλαντωτών" στις συχνότητες απορρόφησης και εκπομπής, αντί για τις (διαφορετικές) φαινόμενες συχνότητες των τροχιών Bohr, οδήγησε τους Max Born, Werner Heisenberg και Kramers να διερευνήσουν διαφορετικά μαθηματικά μοντέλα. Οδήγησαν στην ανάπτυξη της μηχανικής των πινάκων, της πρώτης μορφής της σύγχρονης κβαντομηχανικής. Η θεωρία BKS προκάλεσε επίσης συζήτηση και ανανέωσε την προσοχή στις δυσκολίες των θεμελίων της παλαιάς κβαντικής θεωρίας. Το πιο προκλητικό στοιχείο της BKS - ότι η ορμή και η ενέργεια δεν θα διατηρούνταν απαραίτητα σε κάθε αλληλεπίδραση, αλλά μόνο στατιστικά - αποδείχθηκε σύντομα ότι ερχόταν σε σύγκρουση με τα πειράματα που διεξήγαγαν οι Walther Bothe και Hans Geiger. Υπό το πρίσμα αυτών των αποτελεσμάτων, ο Μπορ ενημέρωσε τον Δαρβίνο ότι "δεν υπάρχει τίποτε άλλο να κάνουμε από το να δώσουμε στις επαναστατικές μας προσπάθειες μια όσο το δυνατόν πιο τιμητική κηδεία".

Κβαντομηχανική

Η εισαγωγή της περιστροφής από τους George Uhlenbeck και Samuel Goudsmit τον Νοέμβριο του 1925 αποτέλεσε ορόσημο. Τον επόμενο μήνα, ο Bohr ταξίδεψε στο Leiden για να παρευρεθεί στους εορτασμούς για την 50ή επέτειο από την παραλαβή του διδακτορικού τίτλου του Hendrick Lorentz. Όταν το τρένο του σταμάτησε στο Αμβούργο, τον συνάντησαν ο Wolfgang Pauli και ο Otto Stern, οι οποίοι ζήτησαν τη γνώμη του για τη θεωρία του σπιν. Ο Bohr επεσήμανε ότι είχε ανησυχίες σχετικά με την αλληλεπίδραση μεταξύ ηλεκτρονίων και μαγνητικών πεδίων. Όταν έφτασε στο Leiden, ο Paul Ehrenfest και ο Albert Einstein ενημέρωσαν τον Bohr ότι ο Einstein είχε επιλύσει αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας τη σχετικότητα. Στη συνέχεια ο Bohr έβαλε τους Uhlenbeck και Goudsmit να το ενσωματώσουν αυτό στην εργασία τους. Έτσι, όταν συνάντησε τον Βέρνερ Χάιζενμπεργκ και τον Πασκουάλ Τζόρνταν στο Γκέτινγκεν κατά την επιστροφή του, είχε γίνει, σύμφωνα με τα δικά του λόγια, "προφήτης του ευαγγελίου του ηλεκτρομαγνήτη".

Ο Χάιζενμπεργκ ήρθε για πρώτη φορά στην Κοπεγχάγη το 1924, και στη συνέχεια επέστρεψε στο Γκέτινγκεν τον Ιούνιο του 1925, αναπτύσσοντας λίγο αργότερα τις μαθηματικές βάσεις της κβαντομηχανικής. Όταν έδειξε τα αποτελέσματά του στον Μαξ Μπορν στο Γκέτινγκεν, ο Μπορν συνειδητοποίησε ότι θα μπορούσαν να εκφραστούν καλύτερα με τη χρήση πινάκων. Η εργασία αυτή προσέλκυσε την προσοχή του Βρετανού φυσικού Paul Dirac, ο οποίος ήρθε στην Κοπεγχάγη για έξι μήνες τον Σεπτέμβριο του 1926. Ο Αυστριακός φυσικός Erwin Schrödinger επισκέφθηκε επίσης την Κοπεγχάγη το 1926. Η προσπάθειά του να εξηγήσει την κβαντική φυσική με κλασικούς όρους χρησιμοποιώντας την κυματομηχανική εντυπωσίασε τον Μπορ, ο οποίος πίστευε ότι συνέβαλε "τόσο πολύ στη μαθηματική σαφήνεια και απλότητα που αποτελεί γιγαντιαία πρόοδο σε σχέση με όλες τις προηγούμενες μορφές της κβαντομηχανικής".

Όταν ο Κράμερς εγκατέλειψε το ινστιτούτο το 1926 για να αναλάβει μια έδρα ως καθηγητής θεωρητικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης, ο Μπορ κανόνισε να επιστρέψει ο Χάιζενμπεργκ και να πάρει τη θέση του Κράμερς ως λέκτορας στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης. Ο Χάιζενμπεργκ εργάστηκε στην Κοπεγχάγη ως πανεπιστημιακός λέκτορας και βοηθός του Μπορ από το 1926 έως το 1927.

Ο Bohr πείστηκε ότι το φως συμπεριφερόταν τόσο σαν κύματα όσο και σαν σωματίδια και, το 1927, τα πειράματα επιβεβαίωσαν την υπόθεση de Broglie ότι η ύλη (όπως τα ηλεκτρόνια) συμπεριφερόταν επίσης σαν κύματα. Συνέλαβε τη φιλοσοφική αρχή της συμπληρωματικότητας: ότι τα αντικείμενα θα μπορούσαν να έχουν φαινομενικά αμοιβαία αποκλειόμενες ιδιότητες, όπως να είναι κύματα ή ρεύματα σωματιδίων, ανάλογα με το πειραματικό πλαίσιο. Θεωρούσε ότι δεν ήταν πλήρως κατανοητή από τους επαγγελματίες φιλοσόφους.

Τον Φεβρουάριο του 1927, ο Χάιζενμπεργκ ανέπτυξε την πρώτη εκδοχή της αρχής της αβεβαιότητας, παρουσιάζοντάς την χρησιμοποιώντας ένα πείραμα σκέψης όπου ένα ηλεκτρόνιο παρατηρείται μέσω ενός μικροσκοπίου ακτίνων γάμμα. Ο Bohr ήταν δυσαρεστημένος με το επιχείρημα του Heisenberg, δεδομένου ότι απαιτούσε μόνο ότι μια μέτρηση ενοχλούσε ιδιότητες που ήδη υπήρχαν, αντί της πιο ριζοσπαστικής ιδέας ότι οι ιδιότητες του ηλεκτρονίου δεν μπορούσαν να συζητηθούν καθόλου εκτός από το πλαίσιο στο οποίο μετρήθηκαν. Σε μια εργασία που παρουσιάστηκε στο συνέδριο Βόλτα στο Κόμο τον Σεπτέμβριο του 1927, ο Μπορ τόνισε ότι οι σχέσεις αβεβαιότητας του Χάιζενμπεργκ θα μπορούσαν να προκύψουν από κλασικές θεωρήσεις σχετικά με τη διακριτική ικανότητα των οπτικών οργάνων. Η κατανόηση του πραγματικού νοήματος της συμπληρωματικότητας, πίστευε ο Bohr, θα απαιτούσε "στενότερη έρευνα". Ο Αϊνστάιν προτίμησε τον ντετερμινισμό της κλασικής φυσικής έναντι της πιθανολογικής νέας κβαντικής φυσικής στην οποία είχε συμβάλει και ο ίδιος. Τα φιλοσοφικά ζητήματα που προέκυψαν από τις νέες πτυχές της κβαντομηχανικής έγιναν ευρέως διάσημα θέματα συζήτησης. Ο Αϊνστάιν και ο Μπορ είχαν καλοπροαίρετες διαφωνίες για τέτοια ζητήματα καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής τους.

Το 1914 ο Carl Jacobsen, κληρονόμος της ζυθοποιίας Carlsberg, κληροδότησε το αρχοντικό του (την τιμητική κατοικία Carlsberg, σήμερα γνωστή ως Carlsberg Academy) για να χρησιμοποιείται ισόβια από τον Δανό που είχε την πιο εξέχουσα συμβολή στην επιστήμη, τη λογοτεχνία ή τις τέχνες, ως τιμητική κατοικία (δανικά: Æresbolig). Ο Harald Høffding ήταν ο πρώτος ένοικος, και μετά το θάνατό του τον Ιούλιο του 1931, η Βασιλική Δανική Ακαδημία Επιστημών και Γραμμάτων παραχώρησε την κατοικία στον Bohr. Ο ίδιος και η οικογένειά του μετακόμισαν εκεί το 1932. Εκλέχθηκε πρόεδρος της Ακαδημίας στις 17 Μαρτίου 1939.

Το 1929 το φαινόμενο της β-διάσπασης ώθησε τον Bohr να προτείνει και πάλι την εγκατάλειψη του νόμου διατήρησης της ενέργειας, αλλά το υποθετικό νετρίνο του Ενρίκο Φέρμι και η επακόλουθη ανακάλυψη του νετρονίου το 1932 έδωσαν μια άλλη εξήγηση. Αυτό ώθησε τον Bohr να δημιουργήσει μια νέα θεωρία του σύνθετου πυρήνα το 1936, η οποία εξηγούσε πώς τα νετρόνια θα μπορούσαν να συλληφθούν από τον πυρήνα. Σε αυτό το μοντέλο, ο πυρήνας μπορούσε να παραμορφωθεί όπως μια σταγόνα υγρού. Δούλεψε πάνω σε αυτό με έναν νέο συνεργάτη, τον Δανό φυσικό Fritz Kalckar, ο οποίος πέθανε ξαφνικά το 1938.

Η ανακάλυψη της πυρηνικής σχάσης από τον Otto Hahn τον Δεκέμβριο του 1938 (και η θεωρητική εξήγησή της από τη Lise Meitner) προκάλεσε έντονο ενδιαφέρον στους φυσικούς. Ο Bohr μετέφερε την είδηση στις Ηνωμένες Πολιτείες, όπου άνοιξε μαζί με τον Fermi την Πέμπτη Διάσκεψη της Ουάσινγκτον για τη Θεωρητική Φυσική στις 26 Ιανουαρίου 1939. Όταν ο Bohr είπε στον George Placzek ότι αυτό έλυνε όλα τα μυστήρια των τρανσουρανικών στοιχείων, ο Placzek του είπε ότι ένα παρέμενε: οι ενέργειες σύλληψης νετρονίων του ουρανίου δεν ταίριαζαν με εκείνες της διάσπασής του. Ο Bohr το σκέφτηκε για λίγα λεπτά και στη συνέχεια ανακοίνωσε στον Placzek, τον Léon Rosenfeld και τον John Wheeler ότι "έχω καταλάβει τα πάντα". Βασιζόμενος στο μοντέλο του πυρήνα με τις υγρές σταγόνες, ο Bohr κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το ισότοπο ουράνιο-235 και όχι το πιο άφθονο ουράνιο-238 ήταν αυτό που ήταν κυρίως υπεύθυνο για τη σχάση με θερμικά νετρόνια. Τον Απρίλιο του 1940, ο John R. Dunning απέδειξε ότι ο Bohr είχε δίκιο. Εν τω μεταξύ, ο Bohr και ο Wheeler ανέπτυξαν μια θεωρητική επεξεργασία, την οποία δημοσίευσαν τον Σεπτέμβριο του 1939 σε μια εργασία με τίτλο "Ο μηχανισμός της πυρηνικής σχάσης".

Ο Χάιζενμπεργκ είπε για τον Μπορ ότι ήταν "πρωτίστως φιλόσοφος, όχι φυσικός". Ο Bohr διάβασε τον Δανό χριστιανό υπαρξιστή φιλόσοφο του 19ου αιώνα Søren Kierkegaard. Ο Richard Rhodes υποστήριξε στο βιβλίο του The Making of the Atomic Bomb ότι ο Bohr επηρεάστηκε από τον Kierkegaard μέσω του Høffding. Το 1909, ο Μπορ έστειλε στον αδελφό του το βιβλίο του Κίρκεγκωρ Στάδια στο δρόμο της ζωής ως δώρο γενεθλίων. Στη συνημμένη επιστολή, ο Μπορ έγραφε: "Είναι το μόνο πράγμα που έχω να στείλω στο σπίτι- αλλά δεν πιστεύω ότι θα ήταν πολύ εύκολο να βρω κάτι καλύτερο ... Νομίζω μάλιστα ότι είναι ένα από τα πιο απολαυστικά πράγματα που έχω διαβάσει ποτέ". Ο Bohr απολάμβανε τη γλώσσα και το λογοτεχνικό ύφος του Κίρκεγκωρ, αλλά ανέφερε ότι είχε κάποιες διαφωνίες με τη φιλοσοφία του Κίρκεγκωρ. Ορισμένοι από τους βιογράφους του Μπορ πρότειναν ότι η διαφωνία αυτή οφειλόταν στο ότι ο Κίρκεγκωρ υποστήριζε τον χριστιανισμό, ενώ ο Μπορ ήταν άθεος.

Υπήρξε κάποια διαφωνία σχετικά με το βαθμό στον οποίο ο Κίρκεγκωρ επηρέασε τη φιλοσοφία και την επιστήμη του Μπορ. Ο David Favrholdt υποστήριξε ότι ο Κίρκεγκωρ είχε ελάχιστη επιρροή στο έργο του Μπορ, παίρνοντας τη δήλωση του Μπορ ότι διαφωνεί με τον Κίρκεγκωρ τοις μετρητοίς, ενώ ο Jan Faye υποστήριξε ότι μπορεί κανείς να διαφωνεί με το περιεχόμενο μιας θεωρίας, ενώ αποδέχεται τις γενικές προϋποθέσεις και τη δομή της.

Κβαντική φυσική

Υπήρξαν πολλές επακόλουθες συζητήσεις σχετικά με τις απόψεις και τη φιλοσοφία της κβαντομηχανικής του Bohr. Όσον αφορά την οντολογική ερμηνεία του για τον κβαντικό κόσμο, ο Bohr έχει θεωρηθεί ως αντιρεαλιστής, εργαλειακός, φαινομενολογικός ρεαλιστής ή κάποιο άλλο είδος ρεαλιστή. Επιπλέον, αν και ορισμένοι έχουν θεωρήσει τον Μπορ υποκειμενιστή ή θετικιστή, οι περισσότεροι φιλόσοφοι συμφωνούν ότι αυτό αποτελεί παρεξήγηση του Μπορ, καθώς ποτέ δεν υποστήριξε τον επαληθευτισμό ή την ιδέα ότι το υποκείμενο είχε άμεση επίδραση στο αποτέλεσμα μιας μέτρησης.

Συχνά αναφέρεται ότι ο Bohr είπε ότι "δεν υπάρχει κβαντικός κόσμος" αλλά μόνο μια "αφηρημένη κβαντική φυσική περιγραφή". Αυτό δεν ειπώθηκε από τον Bohr, αλλά από τον Aage Petersen που προσπαθούσε να συνοψίσει τη φιλοσοφία του Bohr σε μια ανάμνηση μετά το θάνατο του Bohr. Ο N. David Mermin θυμάται τον Victor Weisskopf να δηλώνει ότι ο Bohr δεν θα είχε πει τίποτα τέτοιο και να αναφωνεί: "Ντροπή στον Aage Petersen που έβαλε αυτές τις γελοίες λέξεις στο στόμα του Bohr!".

Πολλοί μελετητές έχουν υποστηρίξει ότι η φιλοσοφία του Immanuel Kant είχε ισχυρή επιρροή στον Bohr. Όπως και ο Καντ, ο Μπορ πίστευε ότι η διάκριση μεταξύ της εμπειρίας του υποκειμένου και του αντικειμένου αποτελούσε σημαντική προϋπόθεση για την επίτευξη της γνώσης. Αυτό μπορεί να γίνει μόνο μέσω της χρήσης αιτιωδών και χωροχρονικών εννοιών για την περιγραφή της εμπειρίας του υποκειμένου. Έτσι, σύμφωνα με τον Jan Faye, ο Bohr πίστευε ότι χάρη στις "κλασικές" έννοιες όπως ο "χώρος", η "θέση", ο "χρόνος", η "αιτιώδης συνάφεια" και η "ορμή" μπορεί κανείς να μιλήσει για τα αντικείμενα και την αντικειμενική τους ύπαρξη. Ο Bohr υποστήριζε ότι βασικές έννοιες όπως ο "χρόνος" είναι ενσωματωμένες στη συνηθισμένη μας γλώσσα και ότι οι έννοιες της κλασικής φυσικής είναι απλώς μια τελειοποίησή τους. Επομένως, για τον Bohr, πρέπει να χρησιμοποιούμε κλασικές έννοιες για να περιγράψουμε πειράματα που αφορούν τον κβαντικό κόσμο. Ο Bohr γράφει:

Είναι αποφασιστικής σημασίας να αναγνωρίσουμε ότι, όσο κι αν τα φαινόμενα υπερβαίνουν το πεδίο εφαρμογής της κλασικής φυσικής εξήγησης, η εξήγηση όλων των αποδείξεων πρέπει να εκφράζεται με κλασικούς όρους. Το επιχείρημα είναι απλώς ότι με τη λέξη "πείραμα" αναφερόμαστε σε μια κατάσταση όπου μπορούμε να πούμε στους άλλους τι κάναμε και τι μάθαμε και ότι, επομένως, ο απολογισμός της πειραματικής διάταξης και των αποτελεσμάτων των παρατηρήσεων πρέπει να εκφράζεται σε σαφή γλώσσα με κατάλληλη εφαρμογή της ορολογίας της κλασικής φυσικής (APHK, σ. 39).

Σύμφωνα με τον Faye, υπάρχουν διάφορες εξηγήσεις για τους λόγους για τους οποίους ο Bohr πίστευε ότι οι κλασικές έννοιες ήταν απαραίτητες για την περιγραφή των κβαντικών φαινομένων. Ο Faye ομαδοποιεί τις εξηγήσεις σε πέντε πλαίσια: εμπειρισμός (Καντιανισμός (ή νεοκαντιανά μοντέλα επιστημολογίας στα οποία οι κλασικές ιδέες είναι a priori έννοιες που ο νους επιβάλλει στις αισθητηριακές εντυπώσεις)- Πραγματισμός (που εστιάζει στο πώς τα ανθρώπινα όντα αλληλεπιδρούν βιωματικά με τα ατομικά συστήματα ανάλογα με τις ανάγκες και τα συμφέροντά τους)- Δαρβινισμός (δηλαδή είμαστε προσαρμοσμένοι να χρησιμοποιούμε έννοιες κλασικού τύπου, για τις οποίες ο Léon Rosenfeld είπε ότι εξελιχθήκαμε να τις χρησιμοποιούμε)- και Πειραματισμός (που εστιάζει αυστηρά στη λειτουργία και το αποτέλεσμα των πειραμάτων, τα οποία επομένως πρέπει να περιγράφονται κλασικά). Αυτές οι εξηγήσεις δεν αποκλείουν η μία την άλλη, και κατά καιρούς ο Μπορ φαίνεται να δίνει έμφαση σε ορισμένες από αυτές τις πτυχές, ενώ άλλες φορές εστιάζει σε άλλα στοιχεία. Σύμφωνα με τον Faye "ο Bohr θεωρούσε το άτομο ως πραγματικό. Τα άτομα δεν είναι ούτε ευρετικές ούτε λογικές κατασκευές". Ωστόσο, σύμφωνα με τον Faye, δεν πίστευε "ότι ο κβαντομηχανικός φορμαλισμός ήταν αληθινός με την έννοια ότι μας έδινε μια κυριολεκτική ("εικονογραφική") και όχι συμβολική αναπαράσταση του κβαντικού κόσμου". Ως εκ τούτου, η θεωρία της συμπληρωματικότητας του Μπορ "είναι πρωτίστως μια σημασιολογική και επιστημολογική ανάγνωση της κβαντομηχανικής που φέρει ορισμένες οντολογικές συνέπειες". Όπως εξηγεί ο Faye, η θέση του Bohr για την απροσδιοριστία είναι ότι

οι συνθήκες αλήθειας των προτάσεων που αποδίδουν μια ορισμένη κινηματική ή δυναμική τιμή σε ένα ατομικό αντικείμενο εξαρτώνται από τη σχετική συσκευή, κατά τρόπο ώστε οι εν λόγω συνθήκες αλήθειας να περιλαμβάνουν αναφορά στην πειραματική διάταξη καθώς και στο πραγματικό αποτέλεσμα του πειράματος.

Ο Faye σημειώνει ότι η ερμηνεία του Bohr δεν κάνει καμία αναφορά σε μια "κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης κατά τη διάρκεια των μετρήσεων" (και πράγματι, ποτέ δεν ανέφερε αυτή την ιδέα). Αντίθετα, ο Bohr "αποδέχθηκε τη στατιστική ερμηνεία Born επειδή πίστευε ότι η ψ-συνάρτηση έχει μόνο συμβολική σημασία και δεν αντιπροσωπεύει κάτι πραγματικό". Εφόσον για τον Bohr, η ψ-συνάρτηση δεν είναι μια κυριολεκτική εικονική αναπαράσταση της πραγματικότητας, δεν μπορεί να υπάρξει πραγματική κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης.

Ένα σημείο που συζητείται πολύ στην πρόσφατη βιβλιογραφία είναι το τι πίστευε ο Μπορ για τα άτομα και την πραγματικότητά τους και αν είναι κάτι άλλο από αυτό που φαίνεται να είναι. Ορισμένοι, όπως ο Henry Folse, υποστηρίζουν ότι ο Bohr έβλεπε μια διάκριση μεταξύ των παρατηρούμενων φαινομένων και μιας υπερβατικής πραγματικότητας. Ο Jan Faye διαφωνεί με αυτή τη θέση και υποστηρίζει ότι για τον Bohr, ο κβαντικός φορμαλισμός και η συμπληρωματικότητα ήταν το μόνο πράγμα που μπορούσαμε να πούμε για τον κβαντικό κόσμο και ότι "δεν υπάρχει κανένα περαιτέρω στοιχείο στα γραπτά του Bohr που να δείχνει ότι ο Bohr θα απέδιδε στα ατομικά αντικείμενα εγγενείς και ανεξάρτητες από τη μέτρηση ιδιότητες κατάστασης (αν και αρκετά ακατανόητες και απρόσιτες σε εμάς) επιπλέον των κλασικών που εκδηλώνονται στη μέτρηση".

Η άνοδος του ναζισμού στη Γερμανία ώθησε πολλούς επιστήμονες να εγκαταλείψουν τις χώρες τους, είτε επειδή ήταν Εβραίοι είτε επειδή ήταν πολιτικοί αντίπαλοι του ναζιστικού καθεστώτος. Το 1933, το Ίδρυμα Ροκφέλερ δημιούργησε ένα ταμείο για τη στήριξη των προσφύγων ακαδημαϊκών, και ο Μπορ συζήτησε το πρόγραμμα αυτό με τον πρόεδρο του Ιδρύματος Ροκφέλερ, Μαξ Μέισον, τον Μάιο του 1933 κατά τη διάρκεια επίσκεψής του στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ο Bohr προσέφερε στους πρόσφυγες προσωρινές θέσεις εργασίας στο ινστιτούτο, τους παρείχε οικονομική υποστήριξη, κανόνισε να τους χορηγηθούν υποτροφίες από το Ίδρυμα Rockefeller και τελικά τους βρήκε θέσεις σε ιδρύματα σε όλο τον κόσμο. Αυτοί που βοήθησε ήταν οι Guido Beck, Felix Bloch, James Franck, George de Hevesy, Otto Frisch, Hilde Levi, Lise Meitner, George Placzek, Eugene Rabinowitch, Stefan Rozental, Erich Ernst Schneider, Edward Teller, Arthur von Hippel και Victor Weisskopf.

Τον Απρίλιο του 1940, στις αρχές του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, η ναζιστική Γερμανία εισέβαλε και κατέλαβε τη Δανία. Για να εμποδίσει τους Γερμανούς να ανακαλύψουν τα χρυσά μετάλλια Νόμπελ του Max von Laue και του James Franck, ο Bohr έβαλε τον de Hevesy να τα διαλύσει σε βασιλικό νερό. Σε αυτή τη μορφή, φυλάχθηκαν σε ένα ράφι του Ινστιτούτου μέχρι το τέλος του πολέμου, οπότε ο χρυσός καταβυθίστηκε και τα μετάλλια επανεκτυπώθηκαν από το Ίδρυμα Νόμπελ. Το μετάλλιο του ίδιου του Bohr είχε δωρηθεί σε δημοπρασία για το Ταμείο Φιλανδικής Αρωγής και δημοπρατήθηκε τον Μάρτιο του 1940, μαζί με το μετάλλιο του August Krogh. Ο αγοραστής δώρισε αργότερα τα δύο μετάλλια στο Ιστορικό Μουσείο της Δανίας στο Κάστρο Frederiksborg, όπου φυλάσσονται ακόμη.

Ο Bohr διατήρησε τη λειτουργία του Ινστιτούτου, αλλά όλοι οι ξένοι επιστήμονες έφυγαν.

Συνάντηση με τον Χάιζενμπεργκ

Ο Bohr γνώριζε τη δυνατότητα χρήσης ουρανίου-235 για την κατασκευή ατομικής βόμβας, αναφερόμενος σε διαλέξεις στη Βρετανία και τη Δανία λίγο πριν και μετά την έναρξη του πολέμου, αλλά δεν πίστευε ότι ήταν τεχνικά εφικτό να εξαχθεί επαρκής ποσότητα ουρανίου-235. Τον Σεπτέμβριο του 1941, ο Χάιζενμπεργκ, ο οποίος είχε γίνει επικεφαλής του γερμανικού προγράμματος πυρηνικής ενέργειας, επισκέφθηκε τον Μπορ στην Κοπεγχάγη. Κατά τη διάρκεια αυτής της συνάντησης οι δύο άνδρες έβγαλαν μια ιδιωτική στιγμή έξω, το περιεχόμενο της οποίας έχει προκαλέσει πολλές εικασίες, καθώς και οι δύο έδωσαν διαφορετικές μαρτυρίες. Σύμφωνα με τον Χάιζενμπεργκ, άρχισε να μιλάει για την πυρηνική ενέργεια, την ηθική και τον πόλεμο, κάτι στο οποίο ο Μπορ φαίνεται να αντέδρασε τερματίζοντας απότομα τη συζήτηση, ενώ δεν έδωσε στον Χάιζενμπεργκ υποδείξεις για τις δικές του απόψεις. Ο Ιβάν Σούπεκ, ένας από τους μαθητές και φίλους του Χάιζενμπεργκ, υποστήριξε ότι το κύριο θέμα της συνάντησης ήταν ο Καρλ Φρίντριχ φον Βάιζσακερ, ο οποίος είχε προτείνει να προσπαθήσει να πείσει τον Μπορ να μεσολαβήσει για την ειρήνη μεταξύ Βρετανίας και Γερμανίας.

Το 1957, ο Χάιζενμπεργκ έγραψε στον Ρόμπερτ Γιουνγκ, ο οποίος τότε εργαζόταν πάνω στο βιβλίο "Φωτεινότερος από χίλιους ήλιους": A Personal History of the Atomic Scientists. Ο Χάιζενμπεργκ εξηγούσε ότι είχε επισκεφθεί την Κοπεγχάγη για να μεταφέρει στον Μπορ τις απόψεις αρκετών Γερμανών επιστημόνων, ότι η παραγωγή ενός πυρηνικού όπλου ήταν δυνατή με μεγάλες προσπάθειες και ότι αυτό δημιουργούσε τεράστιες ευθύνες για τους επιστήμονες του κόσμου και στις δύο πλευρές. Όταν ο Bohr είδε την απεικόνιση του Jungk στη δανέζικη μετάφραση του βιβλίου, συνέταξε (αλλά δεν έστειλε ποτέ) μια επιστολή προς τον Heisenberg, στην οποία ανέφερε ότι δεν κατάλαβε ποτέ τον σκοπό της επίσκεψης του Heisenberg, ότι σοκαρίστηκε από την άποψη του Heisenberg ότι η Γερμανία θα κέρδιζε τον πόλεμο και ότι τα ατομικά όπλα θα μπορούσαν να είναι αποφασιστικά.

Το θεατρικό έργο του Michael Frayn "Κοπεγχάγη" του 1998 διερευνά τι θα μπορούσε να είχε συμβεί στη συνάντηση μεταξύ του Heisenberg και του Bohr το 1941. Η τηλεοπτική εκδοχή του έργου προβλήθηκε για πρώτη φορά στις 26 Σεπτεμβρίου 2002 από το BBC, με τον Stephen Rea ως Bohr, τον Daniel Craig ως Heisenberg και την Francesca Annis ως Margrethe Bohr. Η ίδια συνάντηση είχε προηγουμένως δραματοποιηθεί από τη σειρά επιστημονικών ντοκιμαντέρ Horizon του BBC το 1992, με τον Anthony Bate ως Μπορ και τον Philip Anthony ως Χάιζενμπεργκ. Η συνάντηση δραματοποιήθηκε επίσης στη νορβηγική

Έργο Μανχάταν

Τον Σεπτέμβριο του 1943, ο Μπορ και ο αδελφός του Χάραλντ πληροφορήθηκαν ότι οι Ναζί θεωρούσαν την οικογένειά τους Εβραία, καθώς η μητέρα τους ήταν Εβραία, και ότι, ως εκ τούτου, κινδύνευαν να συλληφθούν. Η δανική αντίσταση βοήθησε τον Μπορ και τη σύζυγό του να διαφύγουν δια θαλάσσης στη Σουηδία στις 29 Σεπτεμβρίου. Την επόμενη ημέρα, ο Μπορ έπεισε τον βασιλιά της Σουηδίας Γκούσταφ Ε΄ να δημοσιοποιήσει την προθυμία της Σουηδίας να παράσχει άσυλο σε Εβραίους πρόσφυγες. Στις 2 Οκτωβρίου 1943, το σουηδικό ραδιόφωνο μετέδωσε ότι η Σουηδία ήταν έτοιμη να προσφέρει άσυλο, και αμέσως μετά ακολούθησε η μαζική διάσωση των Δανών Εβραίων από τους συμπατριώτες τους. Ορισμένοι ιστορικοί υποστηρίζουν ότι οι ενέργειες του Μπορ οδήγησαν άμεσα στη μαζική διάσωση, ενώ άλλοι λένε ότι, αν και ο Μπορ έκανε ό,τι μπορούσε για τους συμπατριώτες του, οι ενέργειές του δεν επηρέασαν αποφασιστικά τα ευρύτερα γεγονότα. Τελικά, πάνω από 7.000 Δανοεβραίοι διέφυγαν στη Σουηδία.

Όταν η είδηση της απόδρασης του Μπορ έφτασε στη Βρετανία, ο λόρδος Τσέργουελ έστειλε τηλεγράφημα στον Μπορ ζητώντας του να έρθει στη Βρετανία. Ο Bohr έφτασε στη Σκωτία στις 6 Οκτωβρίου με ένα de Havilland Mosquito της British Overseas Airways Corporation (BOAC). Τα Mosquito ήταν άοπλα βομβαρδιστικά αεροσκάφη υψηλής ταχύτητας που είχαν μετατραπεί για να μεταφέρουν μικρά, πολύτιμα φορτία ή σημαντικούς επιβάτες. Πετώντας με μεγάλη ταχύτητα και μεγάλο ύψος, μπορούσαν να διασχίσουν τη γερμανοκρατούμενη Νορβηγία, αλλά και να αποφύγουν τα γερμανικά μαχητικά. Ο Bohr, εξοπλισμένος με αλεξίπτωτο, στολή πτήσης και μάσκα οξυγόνου, πέρασε την τρίωρη πτήση ξαπλωμένος σε ένα στρώμα στην αποθήκη βομβών του αεροσκάφους. Κατά τη διάρκεια της πτήσης, ο Bohr δεν φορούσε το ιπτάμενο κράνος του, καθώς ήταν πολύ μικρό, και κατά συνέπεια δεν άκουσε την εντολή του πιλότου μέσω ενδοεπικοινωνίας να ενεργοποιήσει την παροχή οξυγόνου όταν το αεροσκάφος ανέβηκε σε μεγάλο ύψος για να υπερπλεύσει τη Νορβηγία. Λιποθύμησε από την έλλειψη οξυγόνου και επανήλθε μόνο όταν το αεροσκάφος κατέβηκε σε χαμηλότερο υψόμετρο πάνω από τη Βόρεια Θάλασσα. Ο γιος του Bohr, Aage, ακολούθησε τον πατέρα του στη Βρετανία σε άλλη πτήση μια εβδομάδα αργότερα και έγινε ο προσωπικός του βοηθός.

Ο Μπορ έγινε θερμά δεκτός από τον Τζέιμς Τσάντγουικ και τον σερ Τζον Άντερσον, αλλά για λόγους ασφαλείας ο Μπορ κρατήθηκε κρυμμένος. Του δόθηκε ένα διαμέρισμα στο παλάτι του Αγίου Ιακώβου και ένα γραφείο με την ομάδα ανάπτυξης πυρηνικών όπλων της British Tube Alloys. Ο Bohr έμεινε έκπληκτος από την πρόοδο που είχε σημειωθεί. Ο Chadwick κανόνισε να επισκεφθεί ο Bohr τις Ηνωμένες Πολιτείες ως σύμβουλος της Tube Alloys, με τον Aage ως βοηθό του. Στις 8 Δεκεμβρίου 1943, ο Μπορ έφτασε στην Ουάσιγκτον, όπου συναντήθηκε με τον διευθυντή του Προγράμματος Μανχάταν, ταξίαρχο Leslie R. Groves Jr. Επισκέφθηκε τον Αϊνστάιν και τον Πάουλι στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών στο Πρίνστον του Νιου Τζέρσεϊ και πήγε στο Λος Άλαμος στο Νέο Μεξικό, όπου σχεδιάζονταν τα πυρηνικά όπλα. Για λόγους ασφαλείας, στις Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποιούσε το όνομα "Nicholas Baker", ενώ ο Aage έγινε "James Baker". Τον Μάιο του 1944 η δανική αντιστασιακή εφημερίδα De frie Danske ανέφερε ότι είχε μάθει ότι "ο διάσημος γιος της Δανίας καθηγητής Niels Bohr" τον Οκτώβριο του προηγούμενου έτους είχε εγκαταλείψει τη χώρα του μέσω Σουηδίας στο Λονδίνο και από εκεί ταξίδεψε στη Μόσχα, απ' όπου θα μπορούσε να υποτεθεί ότι υποστήριζε την πολεμική προσπάθεια.

Ο Bohr δεν παρέμεινε στο Los Alamos, αλλά πραγματοποίησε μια σειρά από εκτεταμένες επισκέψεις κατά τη διάρκεια των επόμενων δύο ετών. Ο Ρόμπερτ Οπενχάιμερ αποδίδει στον Μπορ την ιδιότητα του "επιστημονικού πατέρα για τους νεότερους", κυρίως για τον Ρίτσαρντ Φάινμαν. Ο Μπορ αναφέρεται ότι είπε: "Δεν χρειάστηκαν τη βοήθειά μου για την κατασκευή της ατομικής βόμβας". Ο Οπενχάιμερ αναγνώρισε στον Μπορ μια σημαντική συμβολή στις εργασίες για τους εκκινητές διαμορφωμένων νετρονίων. "Αυτή η συσκευή παρέμενε ένας επίμονος γρίφος", σημείωσε ο Οπενχάιμερ, "αλλά στις αρχές Φεβρουαρίου 1945 ο Νιλς Μπορ διευκρίνισε τι έπρεπε να γίνει".

Ο Bohr αναγνώρισε νωρίς ότι τα πυρηνικά όπλα θα άλλαζαν τις διεθνείς σχέσεις. Τον Απρίλιο του 1944 έλαβε μια επιστολή από τον Peter Kapitza, που είχε γραφτεί μερικούς μήνες πριν, όταν ο Bohr βρισκόταν στη Σουηδία, και τον προσκαλούσε να έρθει στη Σοβιετική Ένωση. Η επιστολή έπεισε τον Μπορ ότι οι Σοβιετικοί γνώριζαν το αγγλοαμερικανικό σχέδιο και θα προσπαθούσαν να το καλύψουν. Έστειλε στον Kapitza μια μη δεσμευτική απάντηση, την οποία έδειξε στις αρχές της Βρετανίας πριν την αποστείλει. Ο Μπορ συναντήθηκε με τον Τσόρτσιλ στις 16 Μαΐου 1944, αλλά διαπίστωσε ότι "δεν μιλούσαμε την ίδια γλώσσα". Ο Τσόρτσιλ διαφώνησε με την ιδέα του ανοίγματος προς τους Ρώσους σε σημείο που έγραψε σε επιστολή του: "Μου φαίνεται ότι ο Μπορ θα έπρεπε να περιοριστεί ή εν πάση περιπτώσει να γίνει αντιληπτό ότι βρίσκεται πολύ κοντά στα όρια των θανάσιμων εγκλημάτων".

Ο Οπενχάιμερ πρότεινε στον Μπορ να επισκεφθεί τον Πρόεδρο Φραγκλίνο Ρούσβελτ για να τον πείσει ότι το Πρόγραμμα Μανχάταν πρέπει να μοιραστεί με τους Σοβιετικούς, με την ελπίδα να επιταχυνθούν τα αποτελέσματά του. Ο φίλος του Bohr, ο δικαστής του Ανώτατου Δικαστηρίου Felix Frankfurter, ενημέρωσε τον πρόεδρο Roosevelt για τις απόψεις του Bohr, και η συνάντησή τους πραγματοποιήθηκε στις 26 Αυγούστου 1944. Ο Ρούσβελτ πρότεινε στον Μπορ να επιστρέψει στο Ηνωμένο Βασίλειο για να προσπαθήσει να κερδίσει τη βρετανική έγκριση. Όταν ο Τσόρτσιλ και ο Ρούσβελτ συναντήθηκαν στο Χάιντ Παρκ στις 19 Σεπτεμβρίου 1944, απέρριψαν την ιδέα να ενημερωθεί ο κόσμος για το σχέδιο, και το βοηθητικό μνημόνιο της συνομιλίας τους περιείχε μια προσθήκη ότι "θα πρέπει να γίνουν έρευνες σχετικά με τις δραστηριότητες του καθηγητή Μπορ και να ληφθούν μέτρα για να διασφαλιστεί ότι δεν ευθύνεται για καμία διαρροή πληροφοριών, ιδίως προς τους Ρώσους".

Τον Ιούνιο του 1950, ο Bohr απηύθυνε μια "Ανοιχτή Επιστολή" στα Ηνωμένα Έθνη, με την οποία ζητούσε διεθνή συνεργασία για την πυρηνική ενέργεια. Τη δεκαετία του 1950, μετά την πρώτη δοκιμή πυρηνικών όπλων από τη Σοβιετική Ένωση, δημιουργήθηκε ο Διεθνής Οργανισμός Ατομικής Ενέργειας σύμφωνα με την πρόταση του Μπορ. Το 1957 έλαβε το πρώτο βραβείο Atoms for Peace Award.

Με το τέλος του πολέμου, ο Μπορ επέστρεψε στην Κοπεγχάγη στις 25 Αυγούστου 1945 και επανεξελέγη πρόεδρος της Βασιλικής Δανικής Ακαδημίας Τεχνών και Επιστημών στις 21 Σεπτεμβρίου. Σε μια επιμνημόσυνη συνεδρίαση της Ακαδημίας στις 17 Οκτωβρίου 1947 για τον βασιλιά Κρίστιαν Χ, ο οποίος είχε πεθάνει τον Απρίλιο, ο νέος βασιλιάς Φρειδερίκος Θ' ανακοίνωσε ότι θα απονέμει το παράσημο του Τάγματος του Ελέφαντα στον Μπορ. Το βραβείο αυτό κανονικά απονέμονταν μόνο σε βασιλικά πρόσωπα και αρχηγούς κρατών, αλλά ο βασιλιάς δήλωσε ότι τιμούσε όχι μόνο τον Μπορ προσωπικά, αλλά και τη δανική επιστήμη. Ο Μπορ σχεδίασε το δικό του οικόσημο που περιείχε ένα taijitu (σύμβολο του γιν και του γιανγκ) και ένα σύνθημα στα λατινικά: contraria sunt complementa, "τα αντίθετα αλληλοσυμπληρώνονται".

Ο Δεύτερος Παγκόσμιος Πόλεμος έδειξε ότι η επιστήμη, και ιδίως η φυσική, απαιτούσε πλέον σημαντικούς οικονομικούς και υλικούς πόρους. Για να αποφύγουν τη διαρροή επιστημόνων προς τις Ηνωμένες Πολιτείες, δώδεκα ευρωπαϊκές χώρες ενώθηκαν για να δημιουργήσουν το CERN, έναν ερευνητικό οργανισμό στα πρότυπα των εθνικών εργαστηρίων των Ηνωμένων Πολιτειών, σχεδιασμένο να αναλαμβάνει μεγάλα επιστημονικά έργα που ξεπερνούσαν τους πόρους κάθε μίας από αυτές. Σύντομα προέκυψαν ερωτήματα σχετικά με την καλύτερη τοποθεσία για τις εγκαταστάσεις. Οι Bohr και Kramers θεώρησαν ότι το Ινστιτούτο της Κοπεγχάγης θα ήταν η ιδανική τοποθεσία. Ο Pierre Auger, ο οποίος οργάνωσε τις προκαταρκτικές συζητήσεις, διαφώνησε- θεώρησε ότι τόσο ο Bohr όσο και το Ινστιτούτο του είχαν περάσει την ακμή τους και ότι η παρουσία του Bohr θα επισκίαζε τους άλλους. Μετά από μακρά συζήτηση, ο Bohr δεσμεύτηκε για την υποστήριξή του στο CERN τον Φεβρουάριο του 1952 και η Γενεύη επιλέχθηκε ως τόπος εγκατάστασης τον Οκτώβριο. Η ομάδα θεωρίας του CERN είχε την έδρα της στην Κοπεγχάγη μέχρι να ετοιμαστεί το νέο τους κατάλυμα στη Γενεύη το 1957. Ο Victor Weisskopf, ο οποίος αργότερα έγινε γενικός διευθυντής του CERN, συνόψισε το ρόλο του Bohr, λέγοντας ότι "υπήρχαν και άλλες προσωπικότητες που ξεκίνησαν και συνέλαβαν την ιδέα του CERN. Ωστόσο, ο ενθουσιασμός και οι ιδέες των άλλων ανθρώπων δεν θα ήταν αρκετές, αν ένας άνθρωπος του δικού του βεληνεκούς δεν τις είχε υποστηρίξει".

Εν τω μεταξύ, οι σκανδιναβικές χώρες δημιούργησαν το Σκανδιναβικό Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής το 1957, με πρόεδρο τον Μπορ. Συμμετείχε επίσης στην ίδρυση του Ερευνητικού Ιδρύματος Risø της Δανικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας και διετέλεσε ο πρώτος πρόεδρός του από τον Φεβρουάριο του 1956.

Ο Bohr πέθανε από καρδιακή ανεπάρκεια στο σπίτι του στο Carlsberg στις 18 Νοεμβρίου 1962. Αποτεφρώθηκε και η τέφρα του θάφτηκε στον οικογενειακό τάφο στο κοιμητήριο Assistens στο τμήμα Nørrebro της Κοπεγχάγης, μαζί με τις στάχτες των γονέων του, του αδελφού του Harald και του γιου του Christian. Χρόνια αργότερα, οι στάχτες της συζύγου του ενταφιάστηκαν επίσης εκεί. Στις 7 Οκτωβρίου 1965, στα 80ά γενέθλιά του, το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης μετονομάστηκε επίσημα σε αυτό που ανεπίσημα ονομαζόταν για πολλά χρόνια: Ινστιτούτο Νιλς Μπορ.

Ο Bohr έλαβε πολυάριθμες τιμές και επαίνους. Εκτός από το βραβείο Νόμπελ, έλαβε το μετάλλιο Hughes το 1921, το μετάλλιο Matteucci το 1923, το μετάλλιο Franklin το 1926, το μετάλλιο Copley το 1938, το παράσημο του Τάγματος του Ελέφαντα το 1947, το βραβείο Atoms for Peace το 1957 και το βραβείο Sonning το 1961. Έγινε ξένο μέλος της Βασιλικής Ολλανδικής Ακαδημίας Τεχνών και Επιστημών το 1923 και της Βασιλικής Εταιρείας το 1926. Η ημισεκατονταετηρίδα του μοντέλου Μπορ τιμήθηκε στη Δανία στις 21 Νοεμβρίου 1963 με ένα γραμματόσημο που απεικονίζει τον Μπορ, το άτομο του υδρογόνου και τον τύπο για τη διαφορά δύο οποιωνδήποτε ενεργειακών επιπέδων του υδρογόνου: h ν = ϵ 2 - ϵ 1 {\displaystyle h\nu =\epsilon _{2}-\epsilon _{1}} . Πολλές άλλες χώρες έχουν επίσης εκδώσει γραμματόσημα που απεικονίζουν τον Μπορ. Το 1997, η Εθνική Τράπεζα της Δανίας άρχισε να κυκλοφορεί το χαρτονόμισμα των 500 κορώνων με το πορτρέτο του Μπορ να καπνίζει πίπα. Στις 7 Οκτωβρίου 2012, για τον εορτασμό των 127ων γενεθλίων του Νιλς Μπορ, εμφανίστηκε στην αρχική σελίδα της Google ένα Google Doodle που απεικονίζει το μοντέλο Μπορ του ατόμου του υδρογόνου. Ένας αστεροειδής, ο 3948 Bohr, πήρε το όνομά του, όπως και ο σεληνιακός κρατήρας Bohr και το μπούριο, το χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 107.

Πηγές

1. Νιλς Μπορ
2. Niels Bohr
3. ^ a b Politiets Registerblade [Register cards of the Police] (in Danish). Copenhagen: Københavns Stadsarkiv. 7 June 1892. Station Dødeblade (indeholder afdøde i perioden). Filmrulle 0002. Registerblad 3341. ID 3308989. Archived from the original on 29 November 2014.
4. ^ a b Pais 1991, pp. 44–45, 538–539.
5. ^ Pais 1991, pp. 35–39.
6. ^ There is no truth in the oft-repeated claim that Bohr emulated his brother, Harald, by playing for the Danish national team. Dart, James (27 July 2005). "Bohr's footballing career". The Guardian. London. Archived from the original on 27 May 2023. Retrieved 26 June 2011.
7. 1 2 Архив по истории математики Мактьютор
8. 1 2 BOHR NIELS // Encyclopædia Universalis (фр.) — Encyclopædia Britannica.
9. John Honner. The transcendental philosophy of Niels Bohr // Studies in History and Philosophy of Science Part A. — 1982. — Т. 13, вып. 1. — С. 1. — ISSN 0039-3681.
10. Jan Faye. Niels Bohr: his heritage and legacy: an anti-realist view of quantum mechanics. — Dordrecht: Kluwer Acad. Publ, 1991. — Т. 6. — С. 37. — (Science and philosophy). — ISBN 978-0-7923-1294-9.
11. Celtium, em inglês
12. (en) « by any measure the most important result in all of quantum mechanics »