Niels Bohr: notas para un centenario
El centenario del nacimiento de uno de los físicos más importantes del siglo XX, el danés Niels Bohr, se cumple estos días. A lo largo de su vida, Bohr realizó la adaptación de la física atómica a los nuevos postulados de mecánica cuántica emergentes de las teorías de Einstein y Planck, fundó un instituto que, se convirtió en centro de los avances científicos y llegó más tarde a participar en la construcción de la primera bomba atómica. Una vida dilatada que recuerda y valora el autor de este artículo, quien señala que, a pesar de su gran contribución a la fisica, el científico danés no fue artífice de ninguno de los vertiginosos saltos que se han dado en la risica en este siglo.
Hace 100 años, el 7 de octubre de 1885, nacía en Copenhague el que más tarde llegaría a ser uno de los físicos más importantes del siglo XX: Niels Bohr. Es difícil, especialmente cuando uno se está refiriendo a la historia de la física del siglo XX, tan prolija en personajes y acontecimientos, caracterizar al individuo y a su obra sin caer en la alabanza fácil, fruto, en la mayor parte de las ocasiones, de ese extendido sentimiento de admiración -¿deslumbramiento?- ante las investigaciones de unas generaciones de hombres y mujeres que cambiaron la faz, tanto científico-tecnológica como política, de nuestro planeta.Para muchos, Bohr es "el segundo, después de Einstein", de los físicos de nuestro siglo, y uno de los grandes de todos los tiempos. Fue, qué duda cabe, un risico extraordínario, pero no se le minimiza en absoluto diciendo que ese vértigo que se siente ante el salto hacia lo desconocido, o el éxtasis frente a la nueva síntesis que transforma la variedad en unidad, fueron sentimientos que Bohr no experimentó en la misma medida que lo hicieron Newton, Faraday, Maxwell o Einstein.
Ni siquiera se puede, en mi opinión, comparar su obra con las de Heisenberg o Dirac.
Modelos atómicos
No es tarea fácil desentrañar los orígenes de un fenómeno histórico. Y cuando se hace, existe siempre un elemento de arbitrariedad en el corte que el historiador impone al pasado en aras de su interpretación. Pero, a pesar de todo, es útil referirse a orígenes. Así, se puede decir que el nacimiento de la moderna fisica del microcosmos está vinculado básicamente a dos descubrimientos. Por un lado, el descubrimiento de la radiactividad, esa fuente aparentemente inagotable de misteriosas radiaciones que Becquerel, Roentgen, los Curie, J. J. Thomson y Rutherford fueron asociando de manera cada vez más estrecha con la estructura atómica de la materia. (Uno de los momentos cumbre de esta línea de investigación tuvo lugar a comienzos de 1911. Fue entonces cuando, como culminación de una serie de experimentos, Ernest Rutherford, presentaba un modelo atómico, un modelo de pieza básica de la naturaleza, en el que se suponía que el átomo estaba formado por una carga central concentrada en un volumen muy pequeño, y rodeada por partículas cargadas de signo opuesto distribuidas de alguna menra, todavía por determinar, en el vacío colindante.) Por otro lado se encuentra el descubrimiento, de naturaleza teórica, realizado en 1900 por Max Planck, según el cual materia y radiación sólo pueden intercambiar energía "a saltos", de manera díscontinua, cuántica; hallazgo generalízado, cinco años más tarde, por Albert Einstein, de forma tal que la propia radiación resultaba ser discontinua, formada por cuantos (paquetes de energía).
La primera, y, más importante, gran contribución de Bohr a la fisica constituyó, en ciertos sentidos, una síntesis de las dos corrientes de investigación que he señalado. Una síntesis indispensable para que pudiera llegarse a una teoría general (dinámica) del movimiento de las unidades y sistemas microscópicos.
Fue precisamente en Manchester, a la sombra del gran Rutherford, en donde, en 1912-1913, el entonces joven becario danés dio con una de las claves que tantos problemas resolvería: articular el modelo atómico de Rutherford introduciendo la discontinuidad de Planck-Einstein. Dicho de manera más explícita: Bohr postuló que el entorno del núcleo atómico estaba poblado, estratificado en diversas capas, por electrones, las partículas de carga negativá que J. J. Thomson había conseguido identificar en 1897. Estos corpúsculos podían moverse, saltar de una capa a otra, emitiendo o absorbiendo cuantos de radiación.
Ruptura con la física clásica
La importancia del modelo bolíriano residía tanto en los problemas que eliminaba como en las explicaciones y predicciones a que conducía. Resolvía, a costa de romper definitivamente con la denominada física clásica, el problema de la estabilidad del átomo de Rutherford, lo que, de hecho, es tanto como decir la estabilidad -patente- de la materia. (Según la electrodinámica de Maxwell, las cargas en movimiento alrededor del nucleo debían emitir energía en forma de radiación y, por consiguiente, no tardarían en precipitarse hacia el núcleo.
Bohr simplemente postulaba que esto no era así; es decir, que la electrodinámica clásica no regía las evoluciones atómicas de los electrones.) Este modelo atómico explicaba, asimismo, las regularidades observadas en los espectros de distintos elementos químicos. Por estos trabajos Bohr recibiría el Premio Nobel de Física de 1922, coincidiendo prácticamente con otra de sus grandes investigaciones teóricas, la interpretación, en términos de su teoría atómica, de la tabla periódica de los elementos que Mendeleev había encontrado en 1869.
Una de las características del trabajo de 1913 de Bohr fue, como se ha indicado, la introducción, al nivel de la estructura atómica de la materia, de la ruptura con la física clásica iniciada por Planck y llevada a extremos insoportables por Einstein. Bohr entendió esta ruptura como pocos lo hicieron. De hecho, su carrera posterior giró en gran medida en torno al problema de asimilar mediante una teoría, fisica y epistemológica, las consecuencias últimas que la discontinuidad cuántica imponía con respecto a la física clásica.
En este terreno, Bohr se movió con diferente fortuna. Su principio de correspondencia (la recuperación, en la escala apropiada, de los resultados de la física macroscópica) demostró ser una buena guía heurística en la busca de la deseada mecánica del microcosmos. Tampoco hay que olvidar que su colaboración y conversaciones fueron elementos importantes que ayudaron al joven Heisenberg en su descubrimiento (1926) de las famosas relaciones de incertidumbre, que Bohr utilizaría tanto en sus contribuciones a la interpretación -denominada de Copenhague- de la mecánica cuántica, como en la formulación (1927) de sus conocidas tesis sobre la complementaridad.
Es precisamente en este punto, el de las limitaciones que el descubrimiento teórico-experimental de la discontinuidad cuántica imponía en la relación entre flisica clásica y física cuántica, entre sujeto y objeto, entre aparato de medida y ente o sistema medido, temas a los que Bohr se refirió genéricamente como "complementaridad", en el que la figura de Bohr adquirió una dimensión filosófica.
El encararse filosóficamente con la naturaleza es algo que entraña riesgos evidentes: oscuridad, vaguedad, generalizaciones tan ambiciosas como poco justificadas. No hay duda de que Bohr cayó en alguno de estos peligros -piénsese, por ejemplo, en la aplicación de sus ideas sobre la complementaridad a la biología-, pero al mismo tiempo semejante comportamiento da una medida de la ambición de profundidad de su pensamiento. Sin dejar de ser un científico maestro de su técnica, fue un filósofo de la naturaleza.
Ciencia y sociedad
Hay, no demasíados, científicos amantes -como en el célebre estereotipo- del aislamiento. Bohr no fue uno de ellos, especialmente según iba progresando su carrera. Su estilo, socrático, atraído por y necesitado del diálogo, no se lo permitía. Su Instituto de Copenhague, fundado en 1921, pronto se convirtió en una concurrida capital de la fisica atómica.
Por último, me quiero referir a otra dimensión de la figura de Bohr: la social. Como personaje prominente dentro del mundo de la ciencia, Bohr participó en alguno de los sucesos más dramáticos de nuestro siglo. Asistió, por ejemplo, al éxodo de intelectuales judíos en la Alemania de Hítier, y contribuyó a aliviar sus dramáticas consecuencias. Vio cómo su país y su instituto sufrían la invasión alemana, teniendo que abandonar clandestinamente Dinamarca cuando, en septiembre de 1943, la situación se hizo insoportable para él. Tras breves estancias en Suecia e Inglaterra, pasó a Estados Unidos, en donde participó en el proyecto Manhattan. Cruel destino al que se vio abocado, como tantos otros expertos en física nuclear, por los avatares de la historía.
Falleció el 18 de noviembre de 1962, en su casa de CarIsberg.
es profesor del departamento de Física Teórica de la universidad Autónoma de Madrid.
