Niels Bohr

Niels Henrik David Bohr (; dinamarquês: [ˈne̝ls ˈpoɐ̯ˀ]; 7 de outubro de 1885 - 18 de novembro de 1962) foi um físico teórico dinamarquês cujas contribuições seminais avançaram a compreensão da estrutura atômica e da teoria quântica, uma conquista pela qual ele recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1922. Ele também foi um filósofo e um proponente de pesquisa científica.

Niels Henrik David Bohr (; dinamarquês: [ˈne̝lsˈpoɐ̯ˀ]; 7 de outubro de 1885 - 18 de novembro de 1962) foi um físico teórico dinamarquês que fez contribuições fundamentais para a compreensão da estrutura atômica e da teoria quântica, pela qual recebeu o Prêmio Nobel de Física. em 1922. Ele também foi um filósofo e promotor da pesquisa científica.

Bohr formulou o modelo atômico que leva seu nome, postulando que os níveis de energia dos elétrons são discretos e que os elétrons orbitam o núcleo atômico em configurações estáveis, mas são capazes de fazer a transição entre esses níveis de energia distintos. Embora os modelos subsequentes tenham substituído o modelo de Bohr, os seus princípios fundamentais mantêm a sua validade. Ele também introduziu o princípio da complementaridade, que sugere que os fenômenos podem ser analisados ​​através de propriedades aparentemente contraditórias, como a exibição de comportamentos semelhantes a ondas e partículas. Este conceito de complementaridade influenciou profundamente a estrutura intelectual de Bohr nos domínios científico e filosófico.

Em 1920, Bohr fundou o Instituto de Física Teórica da Universidade de Copenhague, agora reconhecido como Instituto Niels Bohr. Ele forneceu orientação e colaborou com físicos notáveis ​​como Hans Kramers, Oskar Klein, George de Hevesy e Werner Heisenberg. Bohr previu com precisão as características de um novo elemento semelhante ao zircônio, posteriormente denominado háfnio, uma designação derivada do nome latino de Copenhague, seu local de descoberta. Posteriormente, o elemento sintético bohrium foi nomeado em sua homenagem, em reconhecimento à sua pesquisa pioneira sobre a estrutura atômica.

Ao longo da década de 1930, Bohr prestou assistência aos refugiados que fugiam do nazismo. Após a ocupação alemã da Dinamarca, ele teve uma reunião com Werner Heisenberg, que então liderava o programa alemão de armas nucleares. Em setembro de 1943, ao saber da sua prisão iminente pelas forças alemãs, Bohr procurou refúgio na Suécia. Posteriormente, ele foi transportado por via aérea para a Grã-Bretanha, onde se envolveu com o projeto de armas nucleares British Tube Alloys e participou da missão britânica no Projeto Manhattan. No pós-guerra, Bohr defendeu a colaboração global em matéria de energia nuclear. Ele desempenhou um papel na fundação do CERN e do Estabelecimento de Pesquisa Risø, parte da Comissão Dinamarquesa de Energia Atômica, e em 1957, assumiu a presidência inaugural do Instituto Nórdico de Física Teórica. Em 1999, ele foi reconhecido como o quarto físico mais importante da história.

Primeira vida e educação

Niels Henrik David Bohr nasceu em Copenhague, Dinamarca, em 7 de outubro de 1885. Ele foi o segundo de três filhos de Christian Bohr, professor de fisiologia na Universidade de Copenhague, e Ellen Adler, filha do banqueiro judeu dinamarquês David Baruch Adler. Seus irmãos incluíam uma irmã mais velha, Jenny, e um irmão mais novo, Harald. Jenny seguiu a carreira de professora, enquanto Harald se destacou como matemático e jogador de futebol, representando a seleção dinamarquesa nos Jogos Olímpicos de Verão de 1908, em Londres. Niels também compartilhava uma forte paixão pelo futebol, e os dois irmãos participaram de inúmeras partidas pelo Akademisk Boldklub (Clube Acadêmico de Futebol), com sede em Copenhague, com Niels atuando como goleiro.

Bohr começou seus estudos na Gammelholm Latin School aos sete anos de idade. Em 1903, matriculou-se como estudante de graduação na Universidade de Copenhague. Seu principal campo de estudo foi a física, realizado com Christian Christiansen, que era então o único professor de física na universidade. Além disso, ele estudou astronomia e matemática com Thorvald Thiele, e filosofia com Harald Høffding, um conhecido próximo de seu pai.

Em 1905, a Academia Real Dinamarquesa de Ciências e Letras patrocinou uma competição pela medalha de ouro para explorar um método para medir a tensão superficial de líquidos, uma técnica originalmente proposta por Lord Rayleigh em 1879. O método envolvia medir a frequência de oscilação do raio de um jato de água. Bohr realizou uma série de experimentos utilizando o laboratório de seu pai dentro da universidade, já que a própria instituição não possuía um laboratório de física dedicado. Para facilitar seu trabalho experimental, ele fabricou suas próprias vidrarias, incluindo tubos de ensaio com seções elípticas específicas. Bohr ampliou o escopo da tarefa original integrando melhorias tanto na estrutura teórica de Rayleigh quanto na metodologia experimental, especificamente considerando a viscosidade da água e empregando amplitudes finitas em vez de apenas infinitesimais. Sua submissão, apresentada dentro do prazo, foi premiada. Posteriormente, ele submeteu uma versão refinada do artigo à Royal Society de Londres para publicação na Philosophical Transactions of the Royal Society.

Harald Bohr foi o primeiro dos dois irmãos a obter um mestrado, alcançando o seu em matemática em abril de 1909. Niels o seguiu nove meses depois, concluindo seu mestrado em teoria eletrônica dos metais, um tópico atribuído por seu supervisor, Christiansen. Posteriormente, Niels expandiu esta tese de mestrado em sua dissertação de doutorado consideravelmente maior. Sua pesquisa envolveu uma revisão minuciosa da literatura, levando-o a adotar um modelo inicialmente proposto por Paul Drude e desenvolvido por Hendrik Lorentz, que postulava que os elétrons em um metal se comportam como um gás. Embora Bohr tenha estendido o modelo de Lorentz, ele o considerou inadequado para explicar fenômenos como o efeito Hall, concluindo que a teoria do elétron não poderia elucidar completamente as propriedades magnéticas dos metais. A tese foi aceita em abril de 1911, e Bohr defendeu-a com sucesso em 13 de maio. Harald obteve seu doutorado no ano anterior. Apesar de sua natureza inovadora, a tese de Bohr atraiu atenção mínima fora da Escandinávia, principalmente porque foi escrita em dinamarquês, uma exigência da Universidade de Copenhague na época. Em 1921, a física holandesa Hendrika Johanna van Leeuwen derivou independentemente um teorema da tese de Bohr, que agora é conhecido como teorema de Bohr-Van Leeuwen.

Física

Modelo Bohr

Em setembro de 1911, Niels Bohr, apoiado por uma bolsa da Fundação Carlsberg, viajou para a Inglaterra, um importante centro de trabalho teórico sobre estruturas atômicas e moleculares. Ele conheceu JJ Thomson do Cavendish Laboratory e Trinity College, Cambridge, e assistiu a palestras sobre eletromagnetismo de James Jeans e Joseph Larmor. Embora Bohr tenha conduzido pesquisas sobre raios catódicos, ele não impressionou Thomson. Ele obteve maior sucesso com físicos mais jovens, notadamente o australiano William Lawrence Bragg e o neozelandês Ernest Rutherford, cujo modelo do átomo de 1911, apresentando um pequeno núcleo central, desafiou o modelo do pudim de ameixa de Thomson de 1904. Rutherford posteriormente convidou Bohr para realizar um trabalho de pós-doutorado na Victoria University of Manchester, onde Bohr conheceu George de Hevesy e Charles Galton Darwin, a quem Bohr descreveu como "o neto do verdadeiro Darwin". Ao retornar, foi nomeado Docente Privado na Universidade de Copenhague, onde lecionou termodinâmica. A nomeação de Martin Knudsen garantiu a Bohr uma posição de docente, aprovada em julho de 1913, após a qual ele começou a instruir estudantes de medicina. Naquele ano, seus três artigos influentes, mais tarde reconhecidos como “a trilogia”, apareceram na Revista Filosófica durante julho, setembro e novembro. Nessas publicações, Bohr sintetizou a estrutura nuclear de Rutherford com a teoria quântica de Max Planck, estabelecendo assim seu modelo atômico.

Embora os modelos planetários de átomos não fossem novos, a abordagem de Bohr foi inovadora. Com base no artigo de Darwin de 1912, que explorou o papel dos elétrons na interação das partículas alfa com o núcleo, Bohr propôs que os elétrons orbitam o núcleo atômico em "estados estacionários" quantizados para estabilizar o átomo. No entanto, foi em seu artigo de 1921 que ele elucidou como as propriedades químicas dos elementos são em grande parte determinadas pelo número de elétrons em suas órbitas externas. Ele introduziu ainda o conceito de que um elétron poderia fazer a transição de uma órbita de energia mais alta para uma mais baixa, emitindo um quantum discreto de energia no processo. Este princípio tornou-se um elemento fundamental do que hoje é conhecido como a antiga teoria quântica.

Em 1885, Johann Balmer desenvolveu a série Balmer, uma formulação usada para descrever as linhas espectrais visíveis de um átomo de hidrogênio.

§89§ λ = R H ( §3334§ §36 n=3,4,5,...}">37§ §3940§ − §5051§ n §5657§ ) para   n = §7879§ , §8283§ , §8687§ , . . . {\displaystyle {\frac {1}{\lambda }}=R_{\mathrm {H} }\left({\frac {1}{2^{2}}}-{\frac {1}{n^{2}}}\right)\quad {\text{for}}\ n=3,4,5,...}

Aqui, λ representa o comprimento de onda da luz absorvida ou emitida, e R_H denota a constante de Rydberg. Embora a fórmula de Balmer tenha sido fundamentada pela identificação de outras linhas espectrais, o seu mecanismo subjacente permaneceu inexplicado durante três décadas. Posteriormente, Bohr derivou com sucesso esta fórmula a partir de seu modelo atômico, conforme detalhado na publicação inicial de sua trilogia seminal:

${\displaystyle R_{Z}={2\pi ^{2}m_{e}Z^{2}e^{4} \over h^{3}}}$

Nesta equação, m_e denota a massa do elétron, e representa sua carga, h significa a constante de Planck e Z corresponde ao número atômico do átomo (que é 1 para o hidrogênio).

Um desafio primário para o modelo surgiu com a série Pickering, um conjunto de linhas espectrais inconsistentes com a fórmula de Balmer. Quando questionado por Alfred Fowler sobre esta discrepância, Bohr postulou que estas linhas se originaram de hélio ionizado, especificamente átomos de hélio que possuem um único elétron. O modelo de Bohr demonstrou aplicabilidade a tais espécies iônicas. Embora vários físicos consagrados, incluindo Thomson, Rayleigh e Hendrik Lorentz, expressassem reservas sobre a trilogia, um grupo mais jovem, composto por Rutherford, David Hilbert, Albert Einstein, Enrico Fermi, Max Born e Arnold Sommerfeld, reconheceu seu significado inovador. Einstein caracterizou notavelmente o modelo de Bohr como “a forma mais elevada de musicalidade na esfera do pensamento”. A adoção generalizada da trilogia resultou exclusivamente da sua capacidade de elucidar fenómenos que anteriormente confundiam modelos alternativos e de prever resultados experimentais que mais tarde foram confirmados empiricamente. Embora o modelo do átomo de Bohr tenha sido substituído por teorias mais avançadas, ele continua sendo o modelo atômico mais amplamente reconhecido, frequentemente apresentado nos currículos de física e química do ensino secundário.

Niels Bohr achou que ensinar estudantes de medicina era insatisfatório. Posteriormente, ele reconheceu sua inadequação como palestrante, atribuindo-a ao desafio de equilibrar "Klarheit und Wahrheit" (clareza e verdade). Conseqüentemente, ele optou por retornar a Manchester, aceitando uma posição de leitor oferecida por Rutherford, que ficou disponível após o término do mandato de Darwin. Bohr aceitou esta oferta. Ele obteve uma licença da Universidade de Copenhague, começando com férias no Tirol ao lado de seu irmão Harald e tia Hanna Adler. Durante este período, visitou a Universidade de Göttingen e a Universidade Ludwig Maximilian de Munique, onde conheceu Sommerfeld e conduziu seminários discutindo a trilogia. A eclosão da Primeira Guerra Mundial durante sua estada no Tirol complicou significativamente sua viagem de retorno à Dinamarca e a viagem subsequente de Bohr com Margrethe para a Inglaterra, onde ele chegou em outubro de 1914. Eles permaneceram na Inglaterra até julho de 1916, época em que Bohr foi nomeado para a Cátedra de Física Teórica especialmente criada na Universidade de Copenhague. Ao mesmo tempo, seu docente foi abolido, mas ele manteve a responsabilidade de instruir física aos estudantes de medicina. Novos professores foram formalmente apresentados ao rei Christian X, que supostamente expressou prazer em conhecer um jogador de futebol tão renomado.

Instituto de Física Teórica

Em abril de 1917, Bohr iniciou esforços para estabelecer um Instituto de Física Teórica. Obteve o apoio do governo dinamarquês e da Fundação Carlsberg, complementado por contribuições substanciais de entidades industriais e benfeitores privados, muitos dos quais eram judeus. A legislação que formalizou a criação do instituto foi promulgada em novembro de 1918. O instituto, hoje reconhecido como Instituto Niels Bohr, iniciou suas operações em 3 de março de 1921, sob a direção de Bohr. Posteriormente, sua família mudou-se para um apartamento situado no primeiro andar do prédio. Durante as décadas de 1920 e 1930, o instituto de Bohr tornou-se um centro central para pesquisadores que exploravam a mecânica quântica e disciplinas relacionadas, atraindo muitos dos físicos teóricos mais proeminentes da época. Os primeiros visitantes notáveis ​​incluíram Hans Kramers da Holanda, Oskar Klein da Suécia, George de Hevesy da Hungria, Wojciech Rubinowicz da Polónia e Svein Rosseland da Noruega. Bohr foi amplamente aclamado como anfitrião hospitaleiro e colega ilustre. Notavelmente, Klein e Rosseland foram os autores da publicação inaugural do instituto antes de sua abertura oficial.

O Festival de Bohr (alemão: Bohrfestspiele) compreendeu uma série de sete palestras proferidas por Bohr entre 12 e 22 de junho de 1922, no Instituto de Física Teórica de Göttingen. Estas apresentações constituíram as Palestras Wolfskehl, apoiadas pela Fundação Wolfskehl. Ocorrendo nas duas semanas anteriores ao Festival Internacional Handel de Göttingen, o evento adquiriu o apelido de "Festival Bohr". Em 1991, Friedrich Hund propôs que James Franck originasse esta comparação. Durante essas palestras, Bohr delineou os avanços contemporâneos na teoria de Bohr-Sommerfeld, observando "quão incompleto e incerto tudo ainda é".

Em 1922, Niels Bohr recebeu o Prêmio Nobel de Física, especificamente citado "por seus serviços na investigação da estrutura dos átomos e da radiação que emana deles". Este prestigioso prêmio reconheceu tanto sua "trilogia" seminal de artigos quanto suas contribuições fundamentais para o campo nascente da mecânica quântica. Durante sua palestra no Nobel, Bohr apresentou uma visão geral completa da compreensão contemporânea da estrutura atômica, incluindo principalmente o princípio da correspondência, um conceito que ele desenvolveu. Este princípio postula que o comportamento dos sistemas governados pela teoria quântica converge com a física clássica ao considerar grandes números quânticos.

A descoberta do espalhamento Compton por Arthur Holly Compton em 1923 convenceu a maioria dos físicos de que a luz consistia em fótons e que tanto a energia quanto o momento eram conservados durante as colisões elétron-fóton. No ano seguinte, em 1924, Bohr, Kramers e John C. Slater, um físico americano afiliado ao Instituto de Copenhague, introduziram a teoria de Bohr – Kramers – Slater (BKS). Esta estrutura foi considerada mais um programa conceitual do que uma teoria física totalmente desenvolvida, pois suas ideias subjacentes careciam de elaboração quantitativa. A teoria BKS representou o esforço final para explicar a interação entre matéria e radiação eletromagnética dentro do paradigma da antiga teoria quântica, que abordava fenômenos quânticos sobrepondo restrições quânticas a uma descrição de onda clássica do campo eletromagnético.

A abordagem de modelagem do comportamento atômico sob radiação eletromagnética incidente por meio de "osciladores virtuais" operando em frequências de absorção e emissão, distintas das frequências aparentes das órbitas de Bohr, levou Max Born, Werner Heisenberg e Kramers a investigar estruturas matemáticas alternativas. Esta exploração culminou na formulação da mecânica matricial, que constituiu a manifestação inicial da mecânica quântica moderna. Além disso, a teoria BKS estimulou o discurso e redirecionou a atenção para os desafios fundamentais da antiga teoria quântica. O aspecto mais controverso do BKS – a proposição de que o momento e a energia seriam conservados apenas estatisticamente, e não em todas as interacções individuais – foi rapidamente refutado por experiências conduzidas por Walther Bothe e Hans Geiger. Consequentemente, Bohr comunicou a Darwin que, dadas estas descobertas, “não há mais nada a fazer do que proporcionar aos nossos esforços revolucionários um funeral tão honroso quanto possível”.

Mecânica Quântica

O conceito de spin do elétron, introduzido por George Uhlenbeck e Samuel Goudsmit em novembro de 1925, marcou um avanço significativo. No mês seguinte, Bohr viajou para Leiden para participar das comemorações do 50º aniversário do doutorado de Hendrick Lorentz. Durante uma parada em Hamburgo, ele encontrou Wolfgang Pauli e Otto Stern, que buscaram sua perspectiva sobre a nova teoria do spin. Bohr expressou reservas quanto à interação entre elétrons e campos magnéticos. Após a sua chegada a Leiden, Paul Ehrenfest e Albert Einstein informaram a Bohr que Einstein tinha abordado esta questão com sucesso através da aplicação dos princípios da relatividade. Posteriormente, Bohr instruiu Uhlenbeck e Goudsmit a integrar esta resolução em sua publicação. Conseqüentemente, quando conheceu Werner Heisenberg e Pascual Jordan em Göttingen em sua viagem de volta, Bohr já havia, segundo seu próprio relato, se transformado em “um profeta do evangelho do ímã eletrônico”.

Werner Heisenberg visitou inicialmente Copenhague em 1924, antes de retornar a Göttingen em junho de 1925, onde posteriormente desenvolveu os fundamentos matemáticos da mecânica quântica. Ao apresentar suas descobertas a Max Born em Göttingen, Born reconheceu que esses resultados foram expressos de maneira ideal por meio de álgebra matricial. Este trabalho seminal atraiu o interesse do físico britânico Paul Dirac, que posteriormente passou seis meses em Copenhague a partir de setembro de 1926. O físico austríaco Erwin Schrödinger também o visitou em 1926. O esforço de Schrödinger para elucidar a física quântica usando conceitos clássicos por meio da mecânica ondulatória impressionou muito Bohr, que considerou ter contribuído "tanto para a clareza e simplicidade matemática que representa um avanço gigantesco sobre todas as formas anteriores de quântica mecânica."

Após a saída de Kramers do instituto em 1926 para assumir o cargo de professor de física teórica na Universidade de Utrecht, Bohr facilitou o retorno de Heisenberg para preencher a antiga posição de Kramers como lektor na Universidade de Copenhague. Heisenberg serviu em Copenhague como professor universitário e assistente de Bohr entre 1926 e 1927.

Bohr desenvolveu a convicção de que a luz exibia características tanto de ondas quanto de partículas; posteriormente, em 1927, evidências experimentais corroboraram a hipótese de de Broglie, demonstrando que a matéria, incluindo os elétrons, também apresentava propriedades ondulatórias. Isto o levou a formular o princípio filosófico da complementaridade, que postula que as entidades podem possuir atributos aparentemente contraditórios, como existir como uma onda ou um fluxo de partículas, dependendo do contexto experimental. Ele percebeu que este princípio não era compreendido de forma abrangente pelos filósofos profissionais.

Em fevereiro de 1927, Heisenberg formulou a iteração inicial do princípio da incerteza, ilustrando-o através de um experimento mental envolvendo a observação de um elétron através de um microscópio de raios gama. Bohr expressou insatisfação com o raciocínio de Heisenberg, argumentando que ele apenas sugeria que uma medição perturbava propriedades pré-existentes, em vez de abraçar o conceito mais profundo de que as propriedades de um elétron são inseparáveis ​​de seu contexto de medição. Durante uma apresentação na Conferência de Como em setembro de 1927, Bohr ressaltou que as relações de incerteza de Heisenberg poderiam ser deduzidas dos princípios clássicos relativos às capacidades de resolução dos instrumentos ópticos. Bohr postulou que a compreensão das implicações genuínas da complementaridade exigiria uma “investigação mais aprofundada”. Einstein, por outro lado, favoreceu o determinismo inerente à física clássica em detrimento da natureza probabilística da nascente física quântica, apesar das suas próprias contribuições para esta última. Os dilemas filosóficos emergentes das facetas inovadoras da mecânica quântica tornaram-se posteriormente tópicos proeminentes do discurso acadêmico. Einstein e Bohr envolveram-se em debates amigáveis sobre esses assuntos ao longo de suas carreiras.

Em 1914, Carl Jacobsen, o sucessor das cervejarias Carlsberg, legou sua propriedade, conhecida como Residência Honorária Carlsberg e atualmente como Academia Carlsberg, para ocupação vitalícia pelo mais ilustre contribuidor dinamarquês para a ciência, literatura ou artes, servindo como residência honorária (dinamarquês: Æresbolig). Harald Høffding foi o residente inicial e, após sua morte em julho de 1931, a Real Academia Dinamarquesa de Ciências e Letras concedeu ocupação a Bohr. Ele e sua família se mudaram para a residência em 1932. Em 17 de março de 1939, foi eleito presidente da Academia. Em 1929, o fenômeno da decadência beta levou Bohr a reiterar sua sugestão para o abandono da lei da conservação de energia; no entanto, a postulação do neutrino por Wolfgang Pauli e a subsequente descoberta do nêutron em 1932 ofereceram uma explicação alternativa. Este desenvolvimento motivou Bohr a formular uma nova teoria do núcleo composto em 1936, elucidando o mecanismo pelo qual os nêutrons poderiam ser capturados pelo núcleo atômico. Dentro deste quadro teórico, o núcleo foi conceituado como capaz de deformação, semelhante a uma gota de líquido. Ele colaborou nesta pesquisa com Fritz Kalckar, um físico dinamarquês, que faleceu inesperadamente em 1938.

A identificação da fissão nuclear por Otto Hahn em dezembro de 1938, juntamente com a sua elucidação teórica por Lise Meitner, estimulou considerável interesse dentro da comunidade física. Bohr transmitiu este desenvolvimento significativo aos Estados Unidos, onde co-inaugurou a quinta Conferência de Washington sobre Física Teórica com Fermi em 26 de janeiro de 1939. Após a afirmação de Bohr a George Placzek de que esta descoberta resolveu todos os enigmas relativos aos elementos transurânicos, Placzek respondeu que um mistério persistia: as energias de captura de nêutrons do urânio eram inconsistentes com suas energias de decaimento. Após um breve período de contemplação, Bohr declarou a Placzek, Léon Rosenfeld e John Wheeler: “Entendi tudo”. Baseando-se em seu modelo de gota líquida do núcleo, Bohr deduziu que o isótopo do urânio-235, em vez do urânio-238, mais prevalente, era o principal responsável pela fissão induzida por nêutrons térmicos. Em abril de 1940, John R. Dunning confirmou experimentalmente a hipótese de Bohr. Ao mesmo tempo, Bohr e Wheeler formularam uma estrutura teórica abrangente, que posteriormente publicaram em um artigo de setembro de 1939 intitulado "O Mecanismo de Fissão Nuclear".

Filosofia

Werner Heisenberg caracterizou Niels Bohr como "principalmente um filósofo, não um físico". Bohr se envolveu com as obras do filósofo existencialista cristão dinamarquês do século XIX, Søren Kierkegaard. Em A Fabricação da Bomba Atômica, Richard Rhodes postulou que as ideias de Kierkegaard influenciaram Bohr, mediadas por Høffding. Como presente de aniversário em 1909, Bohr presenteou seu irmão Kierkegaard com os Stages on Life's Way. Numa carta anexa, Bohr expressou: "É a única coisa que tenho para mandar para casa; mas não acredito que seria muito fácil encontrar algo melhor... Acho até que é uma das coisas mais deliciosas que já li." Embora apreciasse a arte linguística e literária de Kierkegaard, Bohr notou sua divergência filosófica dos princípios de Kierkegaard. Vários biógrafos de Bohr atribuíram esta discordância filosófica à defesa cristã de Kierkegaard, contrastando com a postura ateísta de Bohr.

O grau de influência de Kierkegaard no pensamento filosófico e científico de Bohr permanece um assunto de debate acadêmico. David Favrholdt afirmou que o impacto de Kierkegaard na obra de Bohr foi insignificante, interpretando literalmente o desacordo expresso por Bohr. Por outro lado, Jan Faye propôs que se pudesse rejeitar conteúdo teórico específico e ao mesmo tempo abraçar suas premissas fundamentais e estrutura estrutural.

Bohr atuou no Conselho Editorial da série de livros World Perspectives, uma publicação dedicada a diversos trabalhos filosóficos.

Física Quântica

As perspectivas e postura filosófica de Bohr sobre a mecânica quântica geraram um extenso debate acadêmico subsequente. No que diz respeito à sua interpretação ontológica do reino quântico, Bohr tem sido caracterizado de várias maneiras como um anti-realista, um instrumentalista, um realista fenomenológico ou outras formas de realista. Além disso, embora alguns estudiosos tenham categorizado Bohr como subjetivista ou positivista, o consenso filosófico predominante vê isso como uma interpretação errônea, dado que Bohr nunca defendeu o verificacionismo ou afirmou que o observador influenciava diretamente os resultados da medição.

Bohr é frequentemente citado como afirmando que "nenhum mundo quântico" existe, apenas uma "descrição física quântica abstrata". Contudo, esta afirmação não foi uma declaração pública de Bohr; em vez disso, foi uma observação privada atribuída a ele por Aage Petersen em uma lembrança póstuma. N. David Mermin relatou a negação enfática de Victor Weisskopf de que Bohr teria feito tal declaração, com Weisskopf supostamente exclamando: "Que vergonha para Aage Petersen por colocar essas palavras ridículas na boca de Bohr!"

Um conjunto significativo de estudos postula uma profunda influência da filosofia de Immanuel Kant em Bohr. Ecoando Kant, Bohr considerou a diferenciação entre experiência subjetiva e realidade objetiva um pré-requisito crucial para a aquisição de conhecimento. Tal diferenciação, acreditava ele, só é alcançável através da aplicação de conceitos causais e espaço-temporais para articular a experiência subjetiva. Consequentemente, Jan Faye interpreta a visão de Bohr como afirmando que a existência objetiva de entidades só pode ser discutida através do emprego de conceitos "clássicos" como "espaço", "posição", "tempo", "causalidade" e "momento". Bohr sustentou que conceitos fundamentais como “tempo” são intrínsecos à linguagem cotidiana e que a física clássica apenas refina essas noções inerentes. Conseqüentemente, Bohr concluiu que os conceitos clássicos são indispensáveis ​​​​para descrever experimentos relativos ao mundo quântico. Bohr articulou esta perspectiva:

[A] explicação de todas as evidências deve ser expressa em termos clássicos. O argumento é simplesmente que pela palavra 'experiência' nos referimos a uma situação onde podemos contar aos outros o que fizemos e o que aprendemos e que, portanto, o relato do arranjo experimental e dos resultados das observações deve ser expresso em linguagem inequívoca com aplicação adequada da terminologia da física clássica (APHK, p. 39).

De acordo com Faye, existem várias explicações para a convicção de Bohr sobre a indispensabilidade dos conceitos clássicos na descrição dos fenômenos quânticos. Faye categoriza essas explicações em cinco estruturas distintas: empirismo (especificamente, positivismo lógico); Kantianismo (ou modelos epistemológicos neokantianos); pragmatismo (enfatizando a interação experiencial humana com sistemas atômicos com base em necessidades e interesses); Darwinismo (postulando uma adaptação evolutiva para conceitos clássicos, conforme observado por Léon Rosenfeld); e experimentalismo (que prioriza estritamente a função e o resultado classicamente descritíveis dos experimentos). Estas estruturas não são mutuamente exclusivas, e a ênfase de Bohr parece mudar entre estes aspectos em diferentes conjunturas. Faye afirma que Bohr considerava o átomo como uma entidade tangível, não apenas uma construção heurística ou lógica. No entanto, Faye também observa que Bohr não considerava o formalismo da mecânica quântica "verdadeiro" no sentido de fornecer uma representação literal ou "pictórica" ​​do mundo quântico, mas sim simbólica. Consequentemente, a teoria da complementaridade de Bohr é principalmente uma interpretação semântica e epistemológica da mecânica quântica, embora com implicações ontológicas específicas. Faye elucida a tese da indefinibilidade de Bohr da seguinte forma:

As condições de verdade para declarações que atribuem valores cinemáticos ou dinâmicos específicos a um objeto atômico dependem do aparato experimental envolvido, exigindo assim que essas condições incluam referências tanto à configuração experimental quanto ao resultado real do experimento.

Faye destaca que a interpretação de Bohr omite notavelmente qualquer menção a um “colapso da função de onda durante as medições”, uma ideia que o próprio Bohr nunca articulou. Em vez disso, Bohr abraçou a interpretação estatística de Born, baseada na sua convicção de que a função ψ possui apenas significado simbólico e não representa qualquer realidade objetiva. Consequentemente, dada a visão de Bohr de que a função ψ não é uma representação literal e pictórica da realidade, o conceito de um colapso genuíno da função de onda torna-se insustentável.

Um ponto significativo de discórdia nos estudos contemporâneos diz respeito à perspectiva de Bohr sobre a realidade dos átomos e se a sua natureza se estende além das suas manifestações aparentes. Estudiosos como Henry Folse afirmam que Bohr diferenciou entre fenômenos observados e uma realidade transcendental. Por outro lado, Jan Faye contesta esta afirmação, sustentando que para Bohr, o formalismo quântico e a complementaridade constituíam o único discurso permissível em relação ao mundo quântico. Faye afirma ainda que "não há mais evidências nos escritos de Bohr indicando que Bohr atribuiria propriedades de estado intrínsecas e independentes de medição a objetos atômicos [...] além das clássicas serem manifestadas na medição."

Segunda Guerra Mundial

Assistência a Acadêmicos Refugiados

A ascensão do nazismo na Alemanha obrigou numerosos estudiosos a emigrar, seja devido à sua herança judaica ou à sua oposição ao regime nazista. Em 1933, a Fundação Rockefeller estabeleceu um fundo para ajudar acadêmicos deslocados, um programa que Bohr discutiu com Max Mason, o presidente da Fundação, durante uma reunião de maio de 1933. Bohr estendeu as oportunidades de emprego temporário em seu instituto, forneceu assistência financeira, facilitou bolsas da Fundação Rockefeller e, por fim, garantiu posições para esses acadêmicos em instituições em todo o mundo. Entre aqueles que ele ajudou estavam 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 e Victor Weisskopf.

Em abril de 1940, durante a fase inicial da Segunda Guerra Mundial, a Alemanha nazista iniciou a invasão e subsequente ocupação da Dinamarca. Para salvaguardar as medalhas de ouro Nobel pertencentes a Max von Laue e James Franck do confisco alemão, Bohr instruiu George de Hevesy a dissolvê-las em água régia. Estas medalhas dissolvidas foram então armazenadas numa prateleira do Instituto durante a guerra, até que o ouro foi posteriormente precipitado e as medalhas re-conquistadas pela Fundação Nobel. A medalha pessoal de Bohr foi doada para um leilão para o Fundo de Ajuda Finlandês, sendo vendida em março de 1940 junto com a medalha de August Krogh. O comprador posteriormente doou ambas as medalhas ao Museu Histórico Dinamarquês no Castelo de Frederiksborg, onde permanecem alojadas, embora a medalha de Bohr tenha sido temporariamente transportada para o espaço por Andreas Mogensen durante a Expedição 70 da ISS em 2023-2024.

Bohr manteve as operações do Instituto, apesar da saída de todos os acadêmicos internacionais.

Encontro com Heisenberg

Bohr reconheceu o potencial teórico da utilização do urânio-235 para a construção de bombas atómicas, um tema que abordou em palestras na Grã-Bretanha e na Dinamarca, antes e depois do início da guerra. No entanto, duvidou da viabilidade técnica de extrair uma quantidade suficiente de urânio-235. Em setembro de 1941, Werner Heisenberg, que assumiu a liderança do programa alemão de energia nuclear, visitou Bohr em Copenhague. Durante este encontro, os dois homens travaram uma discussão privada ao ar livre, cujos detalhes geraram considerável especulação devido às suas recordações divergentes. Heisenberg afirmou ter iniciado uma conversa sobre energia nuclear, moralidade e guerra, à qual Bohr teria reagido encerrando abruptamente a discussão sem revelar as suas próprias perspectivas. Por outro lado, Ivan Supek, um estudante e associado de Heisenberg, afirmou que o foco principal da reunião foi a proposta de Carl Friedrich von Weizsäcker para persuadir Bohr a mediar um acordo de paz entre a Grã-Bretanha e a Alemanha.

Em 1957, Heisenberg correspondeu-se com Robert Jungk, que era então o autor do livro Mais brilhante que mil sóis: uma história pessoal dos cientistas atômicos. Heisenberg articulou que ao revisar o retrato de Jungk na tradução dinamarquesa do livro, Bohr redigiu uma carta para Heisenberg (que nunca foi despachada), expressando profundo desacordo com o relato de Heisenberg sobre o encontro. A lembrança de Bohr era que a produção teatral de Heisenberg de Michael Frayn de 1998, Copenhague, dramatiza cenários potenciais do encontro de 1941 entre Heisenberg e Bohr. Uma adaptação cinematográfica para televisão da BBC estreou em 26 de setembro de 2002, apresentando Stephen Rea como Bohr. Após a subsequente divulgação das cartas de Bohr, os historiadores criticaram a peça por apresentar uma "simplificação grotesca e perversão do equilíbrio moral real", ao adotar um ponto de vista pró-Heisenberg.

O mesmo encontro já havia sido dramatizado em 1992 pela série de documentários científicos da BBC Horizon, com Anthony Bate retratando Bohr e Philip Anthony como Heisenberg. O encontro também é retratado na minissérie norueguesa/dinamarquesa/britânica The Heavy Water War.

Projeto Manhattan

Em setembro de 1943, Niels Bohr e seu irmão Harald receberam informações de que o regime nazista considerava sua família judia devido à herança de sua mãe, colocando-os em risco de prisão. A resistência dinamarquesa facilitou a fuga de Bohr e sua esposa por mar para a Suécia em 29 de setembro. No dia seguinte, Bohr convenceu com sucesso o rei Gustaf V da Suécia a declarar publicamente a disposição da Suécia em conceder asilo a refugiados judeus. Em 2 de outubro de 1943, a rádio sueca transmitiu a oferta de asilo, que foi rapidamente seguida pelo resgate em massa de judeus dinamarqueses pelos seus compatriotas. Enquanto alguns historiadores afirmam que as ações de Bohr precipitaram diretamente este resgate em massa, outros argumentam que, apesar dos esforços diligentes de Bohr em nome dos seus compatriotas, a sua influência nos acontecimentos mais amplos não foi decisiva. No final das contas, mais de 7.000 judeus dinamarqueses procuraram refúgio com sucesso na Suécia.

Ao saber da fuga bem-sucedida de Bohr, Lord Cherwell enviou um telegrama convidando-o para ir à Grã-Bretanha. Bohr posteriormente chegou à Escócia em 6 de outubro, a bordo de uma aeronave de Havilland Mosquito operada pela British Overseas Airways Corporation (BOAC). Essas aeronaves Mosquito eram bombardeiros desarmados de alta velocidade, reaproveitados para o transporte de carga ou pessoal crítico. Sua capacidade operacional em altas velocidades e altitudes permitiu-lhes atravessar o espaço aéreo norueguês ocupado pelos alemães enquanto evitavam aviões de combate inimigos. Para a viagem de três horas, Bohr, equipado com pára-quedas, traje de vôo e máscara de oxigênio, reclinou-se em um colchão dentro do compartimento de bombas da aeronave. Um incidente notável ocorreu durante o voo: o capacete de voo de Bohr era muito pequeno, impedindo-o de ouvir as instruções do intercomunicador do piloto para ativar seu suprimento de oxigênio enquanto a aeronave subia a grande altitude para o sobrevôo norueguês. Este descuido levou-o a perder a consciência devido à privação de oxigénio, só recuperando a consciência quando a aeronave desceu para uma altitude mais baixa sobre o Mar do Norte. Uma semana depois, o filho de Bohr, Aage, seguiu seu pai para a Grã-Bretanha em um voo separado e posteriormente serviu como seu assistente pessoal. James Chadwick e Sir John Anderson deram as boas-vindas cordiais a Bohr; no entanto, por motivos de segurança, a presença de Bohr foi administrada discretamente. Ele recebeu um apartamento no Palácio de St James e um escritório ao lado da equipe de desenvolvimento de armas nucleares da British Tube Alloys. Bohr expressou considerável espanto com os avanços significativos alcançados. Chadwick posteriormente organizou o Bohr's. Em 8 de dezembro de 1943, Bohr chegou a Washington, D.C., onde conversou com o Brigadeiro General Leslie R. Groves Jr., diretor do Projeto Manhattan. Seu itinerário incluiu visitas a Einstein e Pauli no Instituto de Estudos Avançados em Princeton, Nova Jersey, e a Los Alamos, Novo México, local do projeto de armas nucleares. Para manter a segurança operacional nos Estados Unidos, Bohr adotou o pseudônimo "Nicholas Baker", enquanto Aage foi designado "James Baker". Em maio de 1944, o jornal da resistência dinamarquesa De frie Danske publicou um relato afirmando seu entendimento de que 'o famoso filho da Dinamarca, Professor Niels Bohr' havia, em outubro do ano anterior, escapado de sua terra natal via Suécia para Londres, viajando posteriormente para Moscou, local de onde se presumia que ele estivesse contribuindo para o esforço de guerra. Robert Oppenheimer reconheceu o papel de Bohr como "uma figura paterna científica para os homens mais jovens", destacando particularmente sua influência sobre Richard Feynman. O próprio Bohr é citado como tendo comentado: "Eles não precisaram da minha ajuda para fazer a bomba atômica." No entanto, Oppenheimer atribuiu uma contribuição significativa a Bohr no que diz respeito ao desenvolvimento de iniciadores de nêutrons modulados. Oppenheimer observou: "Este dispositivo permaneceu um quebra-cabeça teimoso, mas no início de fevereiro de 1945 Niels Bohr esclareceu o que precisava ser feito."

Bohr reconheceu prontamente o impacto transformador que as armas nucleares exerceriam nas relações internacionais. Em abril de 1944, ele recebeu correspondência de Peter Kapitza, redigida vários meses antes, durante a estada de Bohr na Suécia, estendendo um convite a Esta comunicação convenceu Bohr de que os soviéticos possuíam conhecimento do projeto anglo-americano e se esforçariam para desenvolver suas próprias capacidades. Ele enviou uma resposta evasiva a Kapitza, apresentando-a primeiro às autoridades britânicas para revisão antes de enviá-la. O encontro de Bohr com Churchill em 16 de maio de 1944 revelou uma divergência fundamental de perspectivas, com Bohr observando: "não falávamos a mesma língua". Churchill opôs-se veementemente ao conceito de transparência com os soviéticos, articulando numa carta a sua opinião de que "Parece-me que Bohr deveria ser confinado ou, de qualquer forma, obrigado a ver que está muito perto da beira de crimes mortais". O associado de Bohr, o juiz da Suprema Corte Felix Frankfurter, informou o presidente Roosevelt sobre as perspectivas de Bohr, levando a uma reunião entre Bohr e Roosevelt em 26 de agosto de 1944. Roosevelt recomendou que Bohr retornasse ao Reino Unido para buscar o endosso britânico para esta proposta. No entanto, durante a reunião no Hyde Park, em 19 de setembro de 1944, Churchill e Roosevelt rejeitaram a ideia de divulgar o projeto à comunidade internacional. O aide-mémoire incluía um adendo estipulando que "devem ser feitas investigações sobre as atividades do professor Bohr e medidas tomadas para garantir que ele seja responsável por nenhum vazamento de informações, especialmente para os russos".

Em junho de 1950, Bohr emitiu uma "Carta Aberta" às Nações Unidas, defendendo a colaboração global em energia nuclear. Após o teste inicial de armas nucleares da União Soviética em 1949, a Agência Internacional de Energia Atómica foi criada na década de 1950, alinhando-se com as propostas de Bohr. Ele foi homenageado com o primeiro prêmio Átomos pela Paz em 1957.

Vida Subsequente

Após o fim da guerra, Bohr retornou a Copenhague em 25 de agosto de 1945 e foi posteriormente reeleito presidente da Academia Real Dinamarquesa de Artes e Ciências em 21 de setembro. Durante uma assembleia memorial da Academia em 17 de outubro de 1947, em homenagem ao Rei Christian X, que faleceu em abril, o monarca reinante, Frederik IX, declarou sua intenção de conceder a Ordem do Elefante a Bohr. Este prestigiado prémio, normalmente reservado à realeza e aos chefes de estado, foi apresentado pelo rei como uma honra não só para o próprio Bohr, mas também para as realizações científicas dinamarquesas. Bohr desenhou pessoalmente seu brasão, que incorporava um taijitu (representando yin e yang) e trazia o lema latino: contraria sunt complementa, que significa "os opostos são complementares".

A Segunda Guerra Mundial ressaltou a necessidade de recursos financeiros e materiais substanciais em empreendimentos científicos, especialmente na física. Para contrariar uma potencial "fuga de cérebros" para os Estados Unidos, doze nações europeias colaboraram para estabelecer o CERN, uma organização de investigação inspirada nos laboratórios nacionais americanos, destinada a empreender projectos de "Grande Ciência" que excedem as capacidades de qualquer nação. Logo surgiram debates sobre a localização ideal para essas instalações. Bohr e Kramers defenderam o Instituto em Copenhague como local preferido. No entanto, Pierre Auger, que orquestrou as discussões iniciais, discordou, afirmando que tanto Bohr quanto seu instituto haviam ultrapassado o auge e que o envolvimento de Bohr poderia ofuscar outros contribuidores. Após extensa deliberação, Bohr endossou formalmente o CERN em fevereiro de 1952, levando à seleção de Genebra como local em outubro. O Grupo Teórico do CERN operou em Copenhague até que suas novas instalações em Genebra foram concluídas em 1957. Victor Weisskopf, que mais tarde atuou como Diretor Geral do CERN, resumiu a contribuição de Bohr afirmando que enquanto "outras personalidades... iniciaram e conceberam a ideia do CERN", o "entusiasmo e as ideias de outras pessoas não teriam sido suficientes... se um homem de sua estatura não o tivesse apoiado".

Ao mesmo tempo, as nações escandinavas estabeleceram o Instituto Nórdico de Física Teórica em 1957, com Bohr presidindo como seu presidente. Ele também participou da fundação do Estabelecimento de Pesquisa Risø, uma iniciativa da Comissão Dinamarquesa de Energia Atômica, e ocupou o cargo de seu presidente inaugural a partir de fevereiro de 1956.

Bohr faleceu de insuficiência cardíaca em 18 de novembro de 1962, em sua residência em Carlsberg, Copenhague. Após a cremação, suas cinzas foram enterradas no cemitério da família no Cemitério Assistens, no distrito de Nørrebro, em Copenhague, junto com os restos mortais de seus pais, seu irmão Harald e seu filho Christian. Posteriormente, as cinzas de sua esposa também foram depositadas no mesmo local. Em 7 de outubro de 1965, coincidindo com o que seria seu 80º aniversário, o Instituto de Física Teórica da Universidade de Copenhague foi formalmente designado Instituto Niels Bohr, nome que carregou informalmente por um longo período.

Parentesco

Em 1910, Bohr encontrou Margrethe Nørlund, irmã do matemático Niels Erik Nørlund. Bohr retirou formalmente sua filiação à Igreja da Dinamarca em 16 de abril de 1912, e ele e Margrethe posteriormente se casaram em uma cerimônia civil na prefeitura de Slagelse em 1º de agosto. Seu irmão, Harald, também se desfiliou da igreja antes de seu próprio casamento, anos depois. Bohr e Margrethe tiveram seis filhos. O filho mais velho, Christian, morreu tragicamente num acidente de barco em 1934. Outro filho, Harald, sofria de grave deficiência mental e foi internado longe da residência da família aos quatro anos de idade, sucumbindo à meningite infantil seis anos depois. Aage Bohr alcançou destaque como físico, recebendo o Prêmio Nobel de Física em 1975, espelhando o feito de seu pai. Vilhelm A. Bohr, filho de Aage, é um cientista associado à Universidade de Copenhague e ao Instituto Nacional do Envelhecimento dos Estados Unidos. Hans seguiu carreira como médico; Erik tornou-se engenheiro químico; e Ernest exerceu a advocacia. Ernest Bohr, tal como o seu tio Harald, distinguiu-se como atleta olímpico, representando a Dinamarca no hóquei em campo nos Jogos Olímpicos de Verão de 1948, realizados em Londres.

Elogios

Honras

Afiliações

Memorialização

O quinquagésimo aniversário do modelo de Bohr foi comemorado na Dinamarca em 21 de novembro de 1963, através da emissão de um selo postal representando Bohr, o átomo de hidrogênio, e a fórmula que representa a diferença de energia entre quaisquer dois níveis de hidrogênio: h ν<!-- ν --> = ϵ<!-- ϵ --> §1819§ −<!-- − --> ϵ<!-- ϵ --> §3031§ {\displaystyle h\nu =\epsilon _{2}-\epsilon _{1}} . Numerosas outras nações lançaram de forma semelhante selos postais comemorativos representando Bohr. Em 1997, o Banco Nacional Dinamarquês introduziu em circulação uma nota de 500 coroas, que exibia com destaque um retrato de Bohr fumando cachimbo. Em 7 de outubro de 2012, o aniversário de Bohr foi homenageado com um Google Doodle ilustrando o modelo de Bohr do átomo de hidrogênio. Um asteróide, designado 3948 Bohr, foi nomeado em sua homenagem, assim como a cratera lunar Bohr e o bohrium, o elemento químico com número atômico 107, reconhecendo suas contribuições significativas para a compreensão da estrutura atômica.

Bibliografia

O paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen representa uma crítica histórica relativa aos fundamentos da mecânica quântica.

• Paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen – Crítica histórica da mecânica quântica

Notas

Referências

• Arquivo Niels Bohr
• Perfil do autor disponível no banco de dados zbMATH.
• Obras de Niels Bohr acessíveis através do Project Gutenberg.
• Perfil de Niels Bohr no IMDb.
• Recortes de jornais sobre Niels Bohr nos Arquivos de Imprensa do Século XX da ZBW.
• A Palestra Nobel de Niels Bohr, proferida em 11 de dezembro de 1922, intitulada A Estrutura do Átomo.
• Transcrição da entrevista de história oral para Niels Bohr, realizada em 31 de outubro de 1962, no Instituto Americano de Física, Niels Bohr Library & Arquivos, com entrevistas realizadas por Thomas S. Kuhn, Leon Rosenfeld, Erik Rudinger e Aage Petersen.
  • Entrevista adicional em 1º de novembro de 1962.
  • Nova entrevista em 7 de novembro de 1962.
  • Nova entrevista em 14 de novembro de 1962.
  • Nova entrevista em 17 de novembro de 1962.
• "A reunião Bohr-Heisenberg em setembro de 1941." Instituto Americano de Física."Recursos para Copenhague de Frayn: Niels Bohr." Instituto de Tecnologia de Massachusetts."Vídeo – Niels Bohr (1962): Física Atômica e Conhecimento Humano." Reuniões do Prêmio Nobel de Lindau.Çavkanî: Arşîva TORÎma Akademî

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