Det hele startede med en dybt original, men ganske ufilosofisk artikel fra 1913, hvori Niels Bohr gav et overraskende, ja endda provokerende, nyt billede af atomets arkitektur.

14.06.2013 | AU Kommunikation

Niels Bohrs filosofiske skrifter udgives nu på dansk. Herunder hans artikel "EPR", der er et svar til Einstein, som Bohr ses sammen med her.

Når Niels Bohr har en så høj status i dansk og international videnskabshistorie skyldes det ikke mindst den teori for atomets struktur, han som 27-årig foreslog for 100 år siden. Teorien blev ikke blot belønnet med en Nobelpris, den blev også indledningen til den kvantemekanik, der i 1920’erne skulle revolutionere fysikkens verdensbillede.

I foråret 1912 befandt Bohr sig som postdoc i Manchester, hvor han arbejdede under Ernest Rutherford, der året før havde foreslået ideen om en ganske lille, positivt ladet atomkerne, hvorom de negative elektroner bevæger sig. Rutherfords kernemodel vakte kun ringe interesse, men Bohr var overbevist om dens sandhed og besluttede sig for at udvikle den til en egentlig atomteori.

I sommeren 1912, kunne Bohr præsentere grundtrækkene i sin nye og sære teori for strukturen af atomer og molekyler. Der var tale om en kladde, hvilket den langsomt og metodisk arbejdende Bohr udmærket var klar over.

Det tog et helt år, før Bohr fik omformet sin kladde til en gennemarbejdet teori for atomer og molekyler. Resultatet var tre banebrydende artikler – kendt som Bohrs ”trilogi” – der udkom i sommeren og efteråret 1913 i det engelske fysiktidsskrift Philosophical Magazine.

Selv de fysikere, der var skeptiske over for Bohrs teori (og dem var der mange af), måtte erkende dens store empiriske styrke: teorien havde ikke blot stor forklaringskraft, den forudsagde også en række fænomener, der endnu ikke var kendte.

Den videre udvikling
I betragtning af den radikale natur af Bohrs teori blev den overraskende positivt modtaget af fysikersamfundet, sådan at den senest 1920 blev anset for den eneste troværdige model for atomets struktur. Den havde på den tid en næsten paradigmatisk status.

Når dette var tilfældet, skyldtes det primært dens instrumentelle dyder, altså dens evne til at forklare og forudsige fysiske fænomener med en ofte forbløffende præcision. Bohr selv var dybt optaget af eksperimenter og betragtede altid sin teori som intimt forbundet med arbejdet i laboratoriet. Han var endnu ikke blevet den sokratiske kvantefilosof, han i dag ofte bliver betragtet som.

Selv om de fleste fysikere anerkendte den nye model for atomet, så var der i lang tid skepsis over for dens grundlag i form af de to kvantepostulater, der af mange blev opfattet som vildt mærkelige. Det er karakteristisk, at da Bohr i 1920 blev nomineret til Nobelprisen, afviste komiteen i Stockholm indstillingen med den begrundelse, at de to postulater var i modstrid med anerkendte fysiske love. Men det var just hele pointen med Bohrs teori! To år senere fik han nu alligevel den eftertragtede pris.

En frugtbar fejltagelse
Ifølge Bohrs model for atomet bevæger elektronerne sig i pæne cirkulære eller elliptiske baner omkring kernen, på samme måde som planeterne bevæger sig omkring Solen. Denne modelforestilling er grundlæggende forkert, sådan som det stod klart, da den nye kvantemekanik i 1925 afløste Bohrs kvanteteori for atomet. Hvis Bohrs teori blot var en fejltagelse, hvorfor da gøre så megen stads af den? Fik han Nobelprisen for en forkert teori?

I en hvis forstand ja, men i en anden og vigtigere forstand nej. Selv om atommodellen er forkert, så har dens grundlag i form af stationære tilstande og kvantespring overlevet den kvantemekaniske revolution. Bohr selv var meget bevidst om, at hans model var en analogi snarere end en sand gengivelse af atomet. Denne analogi mellem kvanteverdenen og den klassiske verden formulerede han i 1918 i det såkaldte korrespondensprincip, der viste sig yderst frugtbart i den videre udvikling af atomfysikken.

Jo, Bohrs berømmede atomteori fra 1913 var forkert, men den var en yderst frugtbar og næsten nødvendig fejltagelse. Lad os huske på, at næsten alle banebrydende teorier i videnskabshistorien har været forkerte. Det afgørende er ikke, om de er sande eller falske, men om de fører til fremskridt i erkendelsen. Set i det perspektiv er der særdeles god grund til at fremhæve Bohrs atomteori som en milepæl i videnskabshistorien.

Denne artikel er et uddrag af en jubilæumsartikel bragt i Aktuel Naturvidenskab 1/2013. Læs hele artiklen af professor Helge Kragh ved at klikke her -link til A.N. aktuelnaturvidenskab.dk/fileadmin/Aktuel_Naturvidenskab/nr-1/AN_1_2013bohr100.pdf