Niels Bohr: notas para un centenario

El centenario del nacimiento de uno de los f¨ªsicos m¨¢s importantes del siglo XX, el dan¨¦s Niels Bohr, se cumple estos d¨ªas. A lo largo de su vida, Bohr realiz¨® la adaptaci¨®n de la f¨ªsica at¨®mica a los nuevos postulados de mec¨¢nica cu¨¢ntica emergentes de las teor¨ªas de Einstein y Planck, fund¨® un instituto que, se convirti¨® en centro de los avances cient¨ªficos y lleg¨® m¨¢s tarde a participar en la construcci¨®n de la primera bomba at¨®mica. Una vida dilatada que recuerda y valora el autor de este art¨ªculo, quien se?ala que, a pesar de su gran contribuci¨®n a la fisica, el cient¨ªfico dan¨¦s no fue art¨ªfice de ninguno de los vertiginosos saltos que se han dado en la risica en este siglo.

Hace 100 a?os, el 7 de octubre de 1885, nac¨ªa en Copenhague el que m¨¢s tarde llegar¨ªa a ser uno de los f¨ªsicos m¨¢s importantes del siglo XX: Niels Bohr. Es dif¨ªcil, especialmente cuando uno se est¨¢ refiriendo a la historia de la f¨ªsica del siglo XX, tan prolija en personajes y acontecimientos, caracterizar al individuo y a su obra sin caer en la alabanza f¨¢cil, fruto, en la mayor parte de las ocasiones, de ese extendido sentimiento de admiraci¨®n -?deslumbramiento?- ante las investigaciones de unas generaciones de hombres y mujeres que cambiaron la faz, tanto cient¨ªfico-tecnol¨®gica como pol¨ªtica, de nuestro planeta.Para muchos, Bohr es "el segundo, despu¨¦s de Einstein", de los f¨ªsicos de nuestro siglo, y uno de los grandes de todos los tiempos. Fue, qu¨¦ duda cabe, un risico extraord¨ªnario, pero no se le minimiza en absoluto diciendo que ese v¨¦rtigo que se siente ante el salto hacia lo desconocido, o el ¨¦xtasis frente a la nueva s¨ªntesis que transforma la variedad en unidad, fueron sentimientos que Bohr no experiment¨® en la misma medida que lo hicieron Newton, Faraday, Maxwell o Einstein.

Ni siquiera se puede, en mi opini¨®n, comparar su obra con las de Heisenberg o Dirac.

Modelos at¨®micos

No es tarea f¨¢cil desentra?ar los or¨ªgenes de un fen¨®meno hist¨®rico. Y cuando se hace, existe siempre un elemento de arbitrariedad en el corte que el historiador impone al pasado en aras de su interpretaci¨®n. Pero, a pesar de todo, es ¨²til referirse a or¨ªgenes. As¨ª, se puede decir que el nacimiento de la moderna fisica del microcosmos est¨¢ vinculado b¨¢sicamente 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 m¨¢s estrecha con la estructura at¨®mica de la materia. (Uno de los momentos cumbre de esta l¨ªnea de investigaci¨®n tuvo lugar a comienzos de 1911. Fue entonces cuando, como culminaci¨®n de una serie de experimentos, Ernest Rutherford, presentaba un modelo at¨®mico, un modelo de pieza b¨¢sica de la naturaleza, en el que se supon¨ªa que el ¨¢tomo estaba formado por una carga central concentrada en un volumen muy peque?o, y rodeada por part¨ªculas cargadas de signo opuesto distribuidas de alguna menra, todav¨ªa por determinar, en el vac¨ªo colindante.) Por otro lado se encuentra el descubrimiento, de naturaleza te¨®rica, realizado en 1900 por Max Planck, seg¨²n el cual materia y radiaci¨®n s¨®lo pueden intercambiar energ¨ªa "a saltos", de manera d¨ªscontinua, cu¨¢ntica; hallazgo general¨ªzado, cinco a?os m¨¢s tarde, por Albert Einstein, de forma tal que la propia radiaci¨®n resultaba ser discontinua, formada por cuantos (paquetes de energ¨ªa).

La primera, y, m¨¢s importante, gran contribuci¨®n de Bohr a la fisica constituy¨®, en ciertos sentidos, una s¨ªntesis de las dos corrientes de investigaci¨®n que he se?alado. Una s¨ªntesis indispensable para que pudiera llegarse a una teor¨ªa general (din¨¢mica) del movimiento de las unidades y sistemas microsc¨®picos.

Fue precisamente en Manchester, a la sombra del gran Rutherford, en donde, en 1912-1913, el entonces joven becario dan¨¦s dio con una de las claves que tantos problemas resolver¨ªa: articular el modelo at¨®mico de Rutherford introduciendo la discontinuidad de Planck-Einstein. Dicho de manera m¨¢s expl¨ªcita: Bohr postul¨® que el entorno del n¨²cleo at¨®mico estaba poblado, estratificado en diversas capas, por electrones, las part¨ªculas de carga negativ¨¢ que J. J. Thomson hab¨ªa conseguido identificar en 1897. Estos corp¨²sculos pod¨ªan moverse, saltar de una capa a otra, emitiendo o absorbiendo cuantos de radiaci¨®n.

Ruptura con la f¨ªsica cl¨¢sica

La importancia del modelo bol¨ªriano resid¨ªa tanto en los problemas que eliminaba como en las explicaciones y predicciones a que conduc¨ªa. Resolv¨ªa, a costa de romper definitivamente con la denominada f¨ªsica cl¨¢sica, el problema de la estabilidad del ¨¢tomo de Rutherford, lo que, de hecho, es tanto como decir la estabilidad -patente- de la materia. (Seg¨²n la electrodin¨¢mica de Maxwell, las cargas en movimiento alrededor del nucleo deb¨ªan emitir energ¨ªa en forma de radiaci¨®n y, por consiguiente, no tardar¨ªan en precipitarse hacia el n¨²cleo.

Bohr simplemente postulaba que esto no era as¨ª; es decir, que la electrodin¨¢mica cl¨¢sica no reg¨ªa las evoluciones at¨®micas de los electrones.) Este modelo at¨®mico explicaba, asimismo, las regularidades observadas en los espectros de distintos elementos qu¨ªmicos. Por estos trabajos Bohr recibir¨ªa el Premio Nobel de F¨ªsica de 1922, coincidiendo pr¨¢cticamente con otra de sus grandes investigaciones te¨®ricas, la interpretaci¨®n, en t¨¦rminos de su teor¨ªa at¨®mica, de la tabla peri¨®dica de los elementos que Mendeleev hab¨ªa encontrado en 1869.

Una de las caracter¨ªsticas del trabajo de 1913 de Bohr fue, como se ha indicado, la introducci¨®n, al nivel de la estructura at¨®mica de la materia, de la ruptura con la f¨ªsica cl¨¢sica iniciada por Planck y llevada a extremos insoportables por Einstein. Bohr entendi¨® esta ruptura como pocos lo hicieron. De hecho, su carrera posterior gir¨® en gran medida en torno al problema de asimilar mediante una teor¨ªa, fisica y epistemol¨®gica, las consecuencias ¨²ltimas que la discontinuidad cu¨¢ntica impon¨ªa con respecto a la f¨ªsica cl¨¢sica.

En este terreno, Bohr se movi¨® con diferente fortuna. Su principio de correspondencia (la recuperaci¨®n, en la escala apropiada, de los resultados de la f¨ªsica macrosc¨®pica) demostr¨® ser una buena gu¨ªa heur¨ªstica en la busca de la deseada mec¨¢nica del microcosmos. Tampoco hay que olvidar que su colaboraci¨®n y conversaciones fueron elementos importantes que ayudaron al joven Heisenberg en su descubrimiento (1926) de las famosas relaciones de incertidumbre, que Bohr utilizar¨ªa tanto en sus contribuciones a la interpretaci¨®n -denominada de Copenhague- de la mec¨¢nica cu¨¢ntica, como en la formulaci¨®n (1927) de sus conocidas tesis sobre la complementaridad.

Es precisamente en este punto, el de las limitaciones que el descubrimiento te¨®rico-experimental de la discontinuidad cu¨¢ntica impon¨ªa en la relaci¨®n entre flisica cl¨¢sica y f¨ªsica cu¨¢ntica, entre sujeto y objeto, entre aparato de medida y ente o sistema medido, temas a los que Bohr se refiri¨® gen¨¦ricamente como "complementaridad", en el que la figura de Bohr adquiri¨® una dimensi¨®n filos¨®fica.

El encararse filos¨®ficamente con la naturaleza es algo que entra?a riesgos evidentes: oscuridad, vaguedad, generalizaciones tan ambiciosas como poco justificadas. No hay duda de que Bohr cay¨® en alguno de estos peligros -pi¨¦nsese, por ejemplo, en la aplicaci¨®n de sus ideas sobre la complementaridad a la biolog¨ªa-, pero al mismo tiempo semejante comportamiento da una medida de la ambici¨®n de profundidad de su pensamiento. Sin dejar de ser un cient¨ªfico maestro de su t¨¦cnica, fue un fil¨®sofo de la naturaleza.

Ciencia y sociedad

Hay, no demas¨ªados, cient¨ªficos amantes -como en el c¨¦lebre estereotipo- del aislamiento. Bohr no fue uno de ellos, especialmente seg¨²n iba progresando su carrera. Su estilo, socr¨¢tico, atra¨ªdo por y necesitado del di¨¢logo, no se lo permit¨ªa. Su Instituto de Copenhague, fundado en 1921, pronto se convirti¨® en una concurrida capital de la fisica at¨®mica.

Por ¨²ltimo, me quiero referir a otra dimensi¨®n de la figura de Bohr: la social. Como personaje prominente dentro del mundo de la ciencia, Bohr particip¨® en alguno de los sucesos m¨¢s dram¨¢ticos de nuestro siglo. Asisti¨®, por ejemplo, al ¨¦xodo de intelectuales jud¨ªos en la Alemania de H¨ªtier, y contribuy¨® a aliviar sus dram¨¢ticas consecuencias. Vio c¨®mo su pa¨ªs y su instituto sufr¨ªan la invasi¨®n alemana, teniendo que abandonar clandestinamente Dinamarca cuando, en septiembre de 1943, la situaci¨®n se hizo insoportable para ¨¦l. Tras breves estancias en Suecia e Inglaterra, pas¨® a Estados Unidos, en donde particip¨® en el proyecto Manhattan. Cruel destino al que se vio abocado, como tantos otros expertos en f¨ªsica nuclear, por los avatares de la histor¨ªa.

Falleci¨® el 18 de noviembre de 1962, en su casa de CarIsberg.

es profesor del departamento de F¨ªsica Te¨®rica de la universidad Aut¨®noma de Madrid.