Jak powstała bomba atomowa

Tekst
0
Recenzje
Przeczytaj fragment
Oznacz jako przeczytane
Jak czytać książkę po zakupie
Czcionka:Mniejsze АаWiększe Aa

De Hevesy wspomniał Bohrowi, że liczba znanych pierwiastków promieniotwórczych znacznie przekroczyła liczbę miejsc w okresowym układzie, i na tej podstawie Bohr doszedł do dalszych intuicyjnych wniosków. Soddy wykazał, że pierwiastki promieniotwórcze w zasadzie nie są nowymi pierwiastkami, lecz jedynie fizycznie różnymi odmianami pierwiastków naturalnych (potem nazwał je izotopami). Bohr zrozumiał, że liczne pierwiastki promieniotwórcze muszą mieć tę samą liczbę atomową co pierwiastki nieróżniące się od nich pod względem chemicznym. To skojarzenie pozwoliło mu sformułować wstępnie prawo, nazwane później prawem przesunięć promieniotwórczych. Mówi ono, że gdy w czasie promieniotwórczego rozpadu następuje przemiana pierwiastka z emisją cząstki alfa (jądra helu o liczbie atomowej 2), to w układzie okresowym pierwiastek ten przesuwa się o dwa miejsca na lewo, gdy natomiast następuje emisja promienia beta (to znaczy emisja elektronu z jądra, na skutek której pozostałe jądro ma większy ładunek dodatni), to pierwiastek przesuwa się o jedno miejsce w prawo.

Później nad tymi wszystkimi wstępnymi przypuszczeniami latami pracowali inni uczeni, budując dla nich solidne fundamenty teoretyczne i doświadczalne. Bohr przedstawił je Rutherfordowi. Ze zdumieniem stwierdził, że odkrywca jądra z ostrożnością odnosi się do własnego odkrycia. „Rutherford [...] sądził, że skromne dowody [do tej pory uzyskane], świadczące o istnieniu jądra atomowego, nie są na tyle pewne, by wyciągać tak daleko idące wnioski – wspominał Bohr. – A ja powiedziałem mu, że jestem pewien, iż będą stanowić ostateczny dowód słuszności jego modelu atomu”[80]. Bohr nie przekonał Rutherforda, ale przynajmniej wywołał duże wrażenie; gdy pewnego dnia de Hevesy zadał Rutherfordowi pytanie dotyczące promieniowania, ten szybko odpowiedział: „Zapytaj Bohra!”[81].

W połowie czerwca, gdy Bohr znowu zwrócił się do niego, Rutherford był dobrze przygotowany na niespodzianki. W liście z 19 czerwca, już po spotkaniu z Rutherfordem, Bohr wyjaśnił Haraldowi, nad czym pracował:

Być może dowiedziałem się czegoś o budowie atomów. Nikomu nic o tym nie mów, w przeciwnym razie bowiem z pewnością nie mógłbym ci o tym szybko napisać. Jeżeli mam rację, nie byłaby to teza mająca charakter możliwości [...] ale prawdopodobnie mała cząstka rzeczywistości. [...] Rozumiesz, że mogę się jeszcze mylić (ale nie sądzę), gdyż praca nie jest jeszcze zakończona; nie przypuszczam również, by Rutherford uważał to za kompletne szaleństwo; jest człowiekiem uczciwym i nigdy nie powiedziałby, że jest przekonany o słuszności czegoś, co nie jest jeszcze gotowe. Możesz sobie wyobrazić, jak mi zależy, żeby to szybko skończyć.[82]

Bohr wpadł na pomysł, jak ustabilizować elektrony, których orbity wokół jądra, z teoretycznego punktu widzenia, były zupełnie niestabilne. Rutherford polecił mu skończyć pracę. Czasu było mało; Bohr miał zamiar 1 sierpnia wziąć w Kopenhadze ślub z Margrethe Nørlund. 17 lipca napisał do Haralda: „posuwam się naprzód; sądzę, że wyjaśniłem kilka spraw; jednak z pewnością skończenie pracy będzie wymagało więcej czasu, niż początkowo, dość niemądrze, sądziłem. Mam nadzieję, że przed wyjazdem będę miał małą pracę gotową do pokazania Rutherfordowi; jestem więc zajęty, bardzo zajęty, a niewiarygodny upał w Manchesterze naprawdę nie pomaga mi pilnie pracować. Nie mogę się doczekać rozmowy z tobą!”[83]. W następną środę, 22 lipca, widział się z Rutherfordem, który ponownie zachęcił go do pracy, i w drodze do domu snuł plany spotkania z Haraldem[84].

Bohr się ożenił; Margrethe Nørlund była silną, inteligentną i piękną kobietą, a ich harmonijne, pogodne małżeństwo przetrwało do końca życia Nielsa. W semestrze jesiennym wykładał na Uniwersytecie Kopenhaskim. Nadal pochłaniała go praca nad stworzeniem nowego modelu atomu. 4 listopada napisał do Rutherforda, że spodziewa się, „iż za kilka tygodni zdoła zakończyć pracę”[85]. Kilka tygodni minęło; Bohr niczego nie skończył, postarał się o zwolnienie z uniwersyteckich zajęć dydaktycznych i schronił z Margrethe na wsi. Stary sposób był skuteczny; powstała „bardzo długa praca na temat wszystkich tych zagadnień”[86]. Potem wpadł mu do głowy nowy ważny pomysł, podzielił swą pracę na trzy części i zaczął je przepisywać. Pierwszą część On the Constitution of Atoms and Molecules [O budowie atomów i cząsteczek] – taki dumny i odważny tytuł wybrał – wysłał do Rutherforda 6 marca 1913 roku, drugą i trzecią zakończył i opublikował przed końcem roku. Praca ta miała przełomowe znaczenie dla fizyki XX wieku; w 1922 roku uzyskał za nią Nagrodę Nobla z fizyki.

Już podczas pisania rozprawy doktorskiej Bohr stwierdził, że mechaniczne prawa fizyki newtonowskiej nie tłumaczą niektórych badanych przez niego zjawisk. „Należało założyć, że w przyrodzie istnieją zupełnie inne siły niż pospolite siły mechaniczne” – napisał wtedy[87]. Wiedział, gdzie szukać tych innych sił: zajrzał do prac Maxa Plancka i Alberta Einsteina.

Planck (urodzony w 1858 roku) był niemieckim teoretykiem. Leo Szilard poznał go na Uniwersytecie Berlińskim w 1921 roku. Planck wykładał w Berlinie od 1889 roku. W 1900 roku wysunął rewolucyjną koncepcję wyjaśniającą nierozwiązany problem fizyki klasycznej, tak zwaną katastrofę w nadfiolecie. Otóż ogrzana wnęka, na przykład piec, powinna zawierać nieskończoną ilość światła (energii promieniowania); w teorii klasycznej bowiem obowiązuje założenie o ciągłości procesu emisji promieniowania. Z teorii tej wynika, że molekuły ogrzanych ścianek wnęki, których drgania powodują emisję światła, drgają z dowolnie dużą częstością, a każdej częstości odpowiada taka sama energia światła.

Oczywiście, energia we wnęce musi być skończona. Ale dlaczego energia promieniowania we wnęce nie rośnie do nieskończoności, gdy przechodzimy do coraz większych częstości, w kierunku dalekiego nadfioletu? Planck zaczął pracować nad tym zagadnieniem w 1897 roku i spędził nad nim trzy ciężkie lata. Rozwiązanie przekazał jako informację z ostatniej chwili 10 października 1900 roku na sesji Berlińskiego Towarzystwa Fizycznego. Tego samego wieczoru przyjaciele sprawdzili zgodność nowego prawa Plancka z danymi doświadczalnymi i rano przekazali mu pomyślną wiadomość. „Także późniejsze pomiary – pisał z dumą Planck w 1947 roku, pod koniec swego długiego życia – wielokrotnie potwierdziły moje prawo promieniowania; im dokładniejsze były metody pomiaru, tym dokładniejszy okazywał się wzór”[88].

Planck rozwiązał problem promieniowania, zakładając, że drgające cząstki mogą emitować promieniowanie o określonych wartościach energii. Dopuszczalną energię określa nowa liczba: „stała uniwersalna – mówi Planck – którą oznaczyłem przez h. Ponieważ ma wymiar działania (energia × czas), nazwałem ją elementarnym kwantem działania”[89]. (Quantum to rodzaj nijaki od łacińskiego słowa quantus, znaczącego „jak duży”). Energia może pojawiać się tylko w określonych porcjach będących wielokrotnością wielkości hv, czyli częstości v pomnożonej przez stałą Plancka h. Planck obliczył, że stała h ma bardzo małą wartość; podana przez niego była bliska przyjmowanej obecnie wielkości 6,63 × 10−27 erg × s. Uniwersalnej stałej h szybko nadano stosowaną do dziś nazwę: stała Plancka.

Planck, konserwatysta, nie miał ochoty wyciągać żadnych radykalnych wniosków ze swej teorii promieniowania. Zrobił to Albert Einstein. W 1905 roku w pracy, za którą dostał Nagrodę Nobla, zastosował teorię Plancka o istnieniu nieciągłych poziomów energii do badania zjawiska fotoelektrycznego. Gdy światło pada na powierzchnię pewnych metali, powoduje emisję elektronów; zjawisko to wykorzystuje się obecnie w bateriach słonecznych dostarczających energię statkom kosmicznym. Ale energia elektronów wybitych z metalu nie zależy, jak by wskazywał na to zdrowy rozsądek, od natężenia światła, ale od jego barwy – to znaczy od częstości.

W tym dziwnym fakcie Einstein dostrzegł zależność kwantową. Wysunął heretyckie przypuszczenie, że światło nie rozchodzi się w postaci fal, jak wskazywały prowadzone latami doświadczenia, ale w postaci małych, oddzielnych paczek – cząstek – które nazwał „kwantami energii”. Według niego takie fotony (jak się je dziś nazywa) mają określoną energię hv. Gdy foton uderza w powierzchnię metalu, przekazuje energię elektronowi. Jaśniejsze światło wyzwala zatem więcej elektronów, ale to nie znaczy, że mają one większą energię; energia uwolnionych elektronów zależy od hv, czyli od częstości światła, a nie jego natężenia. W ten sposób Einstein nadał kwantowej koncepcji Plancka wyższy status; nie była już tylko wygodnym narzędziem w obliczeniach, ale prawdopodobnym opisem fizycznej rzeczywistości.

Te osiągnięcia teoretyczne pozwoliły Bohrowi zmierzyć się z problemem mechanicznej niestabilności modelu atomu Rutherforda. W lipcu, gdy „mała praca” miała być gotowa, Bohr miał już podstawową koncepcję. Przyjął, że skoro z mechaniki klasycznej wynika, iż atom w rodzaju atomu Rutherforda, z małym, masywnym, centralnie położonym jądrem otoczonym krążącymi wokół niego elektronami, jest niestabilny, a rzeczywistość dowodzi, że atomy należą do najtrwalszych struktur, to mechanika klasyczna nie nadaje się do opisu atomów i należy ją zastąpić teorią kwantową. Planck wprowadził kwanty, by uratować zasady termodynamiki, Einstein rozszerzył koncepcję kwantów i zastosował ją do światła, a Bohr zaproponował, by reguły kwantowe określały strukturę samego atomu.

Jesienią i na początku zimy, po powrocie do Danii, Bohr badał konsekwencje swojej koncepcji. Model Rutherforda nie wyjaśniał, dlaczego w rzeczywistości atom jest trwały. Atom z kilkoma elektronami powinien rozpaść się, ale nawet w wypadku atomu wodoru, który zawiera tylko jeden elektron (taki układ jest mechanicznie stabilny), z teorii klasycznej wynikało, że wskutek ciągłych zmian kierunku prędkości w ruchu wokół jądra elektron emitowałby światło, a zatem atom traciłby energię, elektron zataczałby spiralę wokół jądra i wreszcie by się z nim zderzył. Z punktu widzenia mechaniki newtonowskiej atom Rutherforda – miniaturowy Układ Słoneczny – powinien być albo nieprawdopodobnie duży, albo nieprawdopodobnie mały.

 

Bohr twierdził w związku z tym, że w atomie muszą istnieć, jak to nazywał, „stany stacjonarne”, czyli stabilne orbity, po których elektrony poruszają się, nie emitując światła, a tym samym nie spadają po spirali na jądro. Następnie wyprowadził ze swego modelu wnioski ilościowe i stwierdził, że doskonale zgadzają się z wszystkimi danymi doświadczalnymi, znalazł zatem wiarygodny model atomu, który dobrze wyjaśniał pewne zjawiska chemiczne. Model ten był jednak dość arbitralny i nie było oczywiste, że jest bliższy rzeczywistości niż inne użyteczne modele, takie jak model „ciasta z rodzynkami” J.J. Thomsona.

Pomoc nadeszła z zupełnie nieoczekiwanej strony. Profesor matematyki z King’s College w Londynie J.W. Nicholson, którego Bohr poznał i uważał za głupca, opublikował serię artykułów o kwantowym modelu atomu przypominającym Saturna; model ten miał wyjaśniać niezwykłe widmo korony słonecznej. Artykuły Nicholsona ukazały się w czerwcu w czasopiśmie astronomicznym; Bohr zauważył je dopiero w grudniu. Szybko dostrzegł błędy w modelu Nicholsona i dopiero teraz poczuł, że inni badacze „depczą mu już po piętach”; zwrócił także uwagę na wyprawę Nicholsona do dżungli widmowych linii.

Bohr interesował się chemią, utrzymywał stały kontakt z Györgyem Hevesym, a mimo to nie wpadł wcześniej na pomysł, że potwierdzenie swojej teorii mógłby znaleźć w spektroskopii. „Widma były bardzo trudnym zagadnieniem – powiedział w ostatnim wywiadzie. – [...] Uważano, że są bajeczne, ale że osiągnięcie postępu jest niemożliwe. Zupełnie tak jak ze skrzydłem motyla; z pewnością ma bardzo regularny układ barw i tak dalej, ale nikt nie sądzi, by badając ubarwienie skrzydła motyla, można było wyjaśnić podstawy biologii”[90].

Kierując się aluzjami Nicholsona, Bohr zajął się skrzydłami widmowego motyla.

W 1912 roku spektroskopia była dziedziną dobrze rozwiniętą. Pierwszym badaczem, który zajmował się nią w celach użytkowych, był szkocki fizyk z XVIII wieku Thomas Melvill. Mieszał on sole chemiczne z alkoholem, zapalał mieszaninę i badał płomień przez pryzmat. Każdy związek chemiczny dawał charakterystyczny układ barwnych plam. Wskazywało to na możliwość zastosowania widma do analizy chemicznej, w celu identyfikacji nieznanych substancji. W 1859 roku zbudowano spektroskop pryzmatyczny, który umożliwił dalszy postęp w tej dziedzinie. W spektroskopie przed pryzmatem znajduje się szczelina, dzięki której zamiast plamek świetlnych powstają wąskie prążki. Prążki światła można było rzutować na liniową skalę (a później na pasek błony fotograficznej) i mierzyć w ten sposób odległość między nimi oraz długość fali świetlnej. Taki charakterystyczny układ prążków nazwano liniowym widmem optycznym. Każdy pierwiastek ma swoje własne, niepowtarzalne widmo. W 1868 roku w chromosferze słonecznej wykryto niezwykły układ linii widmowych; było to widmo helu, otrzymano je dwadzieścia trzy lata przed odkryciem helu na Ziemi (hel wyodrębniono z rudy uranu). Spektroskopia okazała się przydatna.

Nikt nie znał jednak przyczyny powstawania prążków. Największy sukces osiągnęli matematycy i specjaliści od spektroskopii, którzy z upodobaniem zajmowali się długościami fal i zdołali znaleźć w układach linii widmowych harmonijną prawidłowość. Johann Balmer, szwajcarski fizyk, w 1885 roku zauważył prawidłowości w występowaniu linii widmowych wodoru i podał wzór, który je opisuje. Linie te, nazwane serią Balmera, przedstawia rysunek.


Nie trzeba znać matematyki, by ocenić, jak prosty jest wzór Balmera. Określa on położenie linii serii widmowej z dokładnością do jednej tysięcznej, a zawiera tylko jedną dowolną stałą:


(λ oznacza długość fali danej linii; n dla różnych linii przyjmuje wartość 3, 4, 5 i tak dalej). Za pomocą tego wzoru Balmer przewidział długości linii, jakich można się było jeszcze spodziewać w niezbadanej wówczas części widma wodoru. Znaleziono je tam, gdzie przewidywał.

Szwedzki fizyk Johannes Rydberg poszedł jeszcze dalej i opublikował w 1890 roku ogólny wzór na długość fali poszczególnych linii serii widmowych, który poprawnie opisuje widma wielu pierwiastków. Wzór Balmera jest szczególnym przypadkiem wzoru Rydberga, w którym istotną rolę odgrywa liczba nazwana stałą Rydberga. Stała, której wielkość oznaczono doświadczalnie, jest jedną z najdokładniej określonych stałych uniwersalnych; obecnie przyjmuje się, że wynosi 109,677 cm−1.

Bohr powinien znać te wzory i stałe z wykładów fizyki w początkowym okresie studiów, zwłaszcza że Christensen był wielbicielem Rydberga i śledził jego prace. Spektroskopią jednak nie interesował się i prawdopodobnie zapomniał o tych wzorach. Zwrócił się o pomoc do starego przyjaciela i kolegi z jednej klasy Hansa Hansena, fizyka i studenta spektroskopii, który właśnie wrócił z Getyngi. Hansen przejrzał z Bohrem prawidłowości w układzie linii widmowych. Bohr przyjrzał się liczbom. „Gdy tylko zobaczyłem wzór Balmera – powiedział później – wszystko stało się dla mnie jasne”[91].

Jasny stał się związek między elektronami krążącymi po orbitach a liniami widma optycznego. Bohr zasugerował, że elektron związany z jądrem normalnie zajmuje stabilną orbitę odpowiadającą najniższej możliwej energii elektronu – mówimy, że jest w stanie podstawowym. Gdy rośnie energia atomu – na przykład wskutek podgrzania – elektron przeskakuje na wyższą orbitę, na jeden z wyższych stacjonarnych poziomów energii położonych dalej od jądra. Gdy energia elektronu dalej wzrasta, przeskakuje na jeszcze wyższą orbitę. Gdy ustaje dopływ energii, tj. gdy atom pozostaje w spokoju, elektron przeskakuje z powrotem do stanu podstawowego, tak jak przedstawia ten oto rysunek:

Każdemu przeskokowi na niższą orbitę towarzyszy emisja fotonu o określonej energii. Położenie poziomów, a zatem również energia fotonów, zależy od stałej Plancka. Różnica wartości energii wyższego stanu W1 i niższego stanu W2 jest dokładnie równa energii fotonu hv. Na tym właśnie polegał fizyczny mechanizm promieniowania wnęki przedstawiony przez Plancka.

Na podstawie eleganckiego w swej prostocie założenia, że W1 − W2 = hv, Bohr wyprowadził wzór Balmera. Okazało się, że linie tej serii odpowiadają dokładnie energii fotonów emitowanych podczas przeskoku elektronu z dowolnej orbity do stanu podstawowego.

Równocześnie Bohr podał sensacyjny, niezwykle prosty wzór określający stałą Rydberga R:


Serie Balmera.

(gdzie: m – masa elektronu, e – ładunek elektronu, h – stała Plancka – są to wielkości ściśle określone, a nie jakieś dowolne liczby). Obliczona wartość stałej Rydberga odbiegała od wartości mierzonej tylko o 7 procent! „Nic na świecie nie robi na fizyku większego wrażenia – komentuje amerykański fizyk – niż zgodność liczbowa między doświadczeniem a teorią, a nie sądzę, by kiedykolwiek jakaś zgodność liczbowa wywołała większe wrażenie niż ta, o czym mogę zaświadczyć, bo pamiętam te czasy”[92].

Praca O budowie atomów i cząsteczek miała przełomowe znaczenie dla rozwoju fizyki. Bohr przedstawił tak potrzebny model atomu, a ponadto dowiódł, że zjawiska zachodzące w skali atomu mają charakter kwantowy; tak jak materia istnieje w postaci atomów i cząstek, a zatem ma w zasadzie postać ziarnistą, tak samo dyskretny charakter mają procesy fizyczne. Procesy nie zachodzą w sposób ciągły, a ich „ziarnistość” – na przykład ruchu elektronów w atomie – określa stała Plancka. Stara, mechanistyczna fizyka była niedokładna; wyjaśniała z dużą dokładnością zjawiska w dużej skali, ale zawiodła przy subtelnościach związanych z atomem.

Bohr był zadowolony z tej konfrontacji starej i nowej fizyki. Czuł, że nauka na tym skorzysta. Ponieważ oryginalne prace mają z natury buntowniczy charakter, jego praca była nie tylko badaniem fizycznego świata, ale również dokumentem politycznym. W pewnym sensie nawoływała do reformacji w fizyce: do ograniczenia roszczeń i do wyjaśnienia epistemologicznych błędów. Mechanistyczna fizyka stała się despotyczna. Wykroczyła poza zakres swojej ważności i rościła sobie pretensje do uniwersalności, twierdząc, że wszechświat i wszystko, co się w nim mieści, podlega rygorystycznym, mechanicznym zależnościom przyczynowo-skutkowym. Był to haeckelizm doprowadzony do skrajności. Krępował Nielsa Bohra, podobnie jak haeckelizm w biologii krępował Christiana Bohra, a podobny despotyzm w filozofii i burżuazyjnym chrześcijaństwie krępował Sørena Kierkegaarda.

Gdy Rutherford zobaczył pierwszą część pracy Bohra, natychmiast dojrzał problem: „Wydaje mi się, że twoja hipoteza prowadzi do jednej bardzo poważnej trudności – napisał do niego w liście z 20 marca – z której niewątpliwie w pełni zdajesz sobie sprawę, a mianowicie, w jaki sposób elektron decyduje, z jaką częstością ma oscylować i kiedy przejść od jednego stanu stacjonarnego do drugiego? Wydaje mi się, że musisz założyć, iż elektron z góry wie, gdzie się zatrzyma”[93]. W 1917 roku Einstein wykazał, że odpowiedzi na pytanie Rutherforda udziela statystyka – każda częstość jest możliwa, a o ich wyborze decyduje prawdopodobieństwo. Bohr odpowiedział na to pytanie, operując bardziej filozoficznymi, a nawet antropomorficznymi terminami. Powiedział w później wygłoszonym wykładzie: „Każdą zmianę w stanie atomu należy traktować jako proces indywidualny, niedający się bardziej szczegółowo opisać, w którym atom przechodzi od jednego tak zwanego stanu stacjonarnego do innego. [...] Odeszliśmy tu tak daleko od przyczynowego opisu, że można, ogólnie biorąc, powiedzieć nawet, iż atom w stanie stacjonarnym ma wolny wybór między różnymi możliwymi przejściami”[94]. Jak mógłby powiedzieć Harald Høffding, „hasłami” są tutaj słowa „indywidualny” i „wolny wybór”. Bohr rozumiał przez to, że zmiany stanu indywidualnego atomu są nieprzewidywalne; hasła te nadają ograniczeniom fizycznym osobiste zabarwienie emocjonalne.

Istotnie, praca z 1913 roku miała dla Bohra ogromne znaczenie emocjonalne. Jest to doskonały przykład na to, jaki wpływ ma nauka i odkrycia naukowe na kształtowanie osobowości. Wcześniejsze rozmyślania uczuliły Bohra i pozwoliły mu zobaczyć niedostrzegane poprzednio prawidłowości w świecie przyrody. Paralele między jego wcześniejszymi zainteresowaniami psychologicznymi a interpretacją procesów atomowych są niezwykłe do tego stopnia, że gdyby jego teoria nie pozwalała na liczne przewidywania, jej założenia wydawałyby się całkowicie pozbawione uzasadnienia.

Na przykład Bohr bardzo poważnie traktował problem wolnej woli. Stwierdzenie swoistej swobody wyboru w procesach atomowych było tryumfem pieczołowicie budowanej struktury jego przekonań. Dyskretne orbity elektronowe, które nazwał stanami stacjonarnymi, przypominają stadia Kierkegaarda oraz próby, jakie Bohr podejmował w celu zdefiniowania problemu wolnej woli za pomocą odrębnych, różniących się powierzchni Riemanna. Stadia Kierkegaarda są od siebie oddzielone i łączy je jedynie skok wiary; podobnie elektrony Bohra przeskakują, a nie przechodzą w sposób ciągły z orbity na orbitę. Jednym z dwóch „podstawowych założeń” pracy Bohra było twierdzenie, że położenia elektronu między orbitami nie da się obliczyć czy choćby przedstawić w sposób obrazowy[95]. Skok od „przedtem” do „potem” stanowi nieciągłość w przebiegu fizycznego procesu. W tym sensie każdy stan stacjonarny elektronu jest zamknięty i jednoznacznie określony, w czym kryje się wyjaśnienie jego stabilności. W przeciwieństwie do tego proces ciągły, na którym opierała się mechanika klasyczna i który Bohr najwidoczniej kojarzył z niekończącymi się racjonalizacjami licencjata, powoduje rozpad atomu albo spiralny ruch aż do zderzenia.

Możliwe, że Bohr znalazł wyjście z młodzieńczego kryzysu psychicznego dzięki dziecięcemu darowi dosłownego myślenia. Słynął z nawoływania do oparcia fizyki na faktach i nie zgadzał się na wychodzenie poza dowody fizyczne. Nigdy nie budował systemów. „Jego charakterystyczną cechą jest unikanie takich słów jak «zasada» – mówi Rosenfeld. – Woli mówić o «punkcie widzenia» lub, jeszcze lepiej, o «argumencie», to jest o kierunku rozumowania; podobnie rzadko wspomina o «prawach natury», powołuje się raczej na «prawidłowości zjawisk»”[96]. Wybór terminów nie był przejawem fałszywej skromności; Bohr przypominał sobie i kolegom, że fizyka nie jest wielkim filozoficznym systemem o niepodważalnym autorytecie, lecz po prostu sposobem „stawiania pytań Naturze”[97]. Podobnie usprawiedliwiał swój hipotetyczny, niepewny styl wypowiedzi: „Nie próbuję mówić jaśniej, niż myślę”[98].

 

„Bohr wskazuje – dodaje Rosenfeld – że wyidealizowane koncepcje, które stosujemy w nauce, muszą ostatecznie wywodzić się z powszechnych doświadczeń codziennego życia, niepoddających się dalszej analizie; dlatego zawsze gdy okazuje się, że jakieś dwie wyidealizowane koncepcje nie są ze sobą zgodne, może to tylko oznaczać, że o ich słuszności decyduje pewne wspólne ograniczenie”[99]. Bohr znalazł wyjście ze spirali wątpliwości dzięki porzuceniu, według określenia Kierkegaarda, „bajecznej krainy wyobraźni” i powrotowi do rzeczywistego świata[100]. W rzeczywistym świecie przedmioty materialne są trwałe, a zatem ich atomy nie mogą być niestabilne. W rzeczywistym świecie może się czasami wydawać, że przyczyna i skutek ograniczają naszą swobodę, ale w innych sytuacjach wiemy, że to my dokonujemy wyboru. W rzeczywistym świecie nie ma sensu wątpić w istnienie; wątpliwość ta sama w sobie dowodzi istnienia wątpiącego. Źródłem wielu trudności jest język, to niepewne medium, w którym, zdaniem Bohra, jesteśmy nieuchronnie zawieszeni. „Błędem jest sądzić – wielokrotnie powtarzał kolegom – że zadaniem fizyki jest wykrycie, czym jest natura”. Do tego właśnie dążyła fizyka klasyczna. „Fizyka zajmuje się tym, co możemy powiedzieć o naturze”[101].

Później Bohr opracował dużo bardziej złożoną koncepcję wzajemnych ograniczeń, która miała prowadzić do lepszego poznania. Stanowiła rozbudowaną podstawę filozoficzną jego fizyki, a także działalności publicznej. W 1913 roku po raz pierwszy udowodnił jej siłę. „Było oczywiste – wspominał pod koniec życia – i na tym właśnie polegało sedno problemu z atomem Rutherforda, że znaleźliśmy się w sytuacji, z której nie mogliśmy wybrnąć w żaden inny sposób, jak tylko decydując się na radykalne zmiany. I właśnie z tej przyczyny potraktowałem to tak poważnie”[102].