O konstituci atomů a molekul Nielse Bohra

V odborné i laicky zainteresované veřejnosti však přetrvává představa Bohra především jako strůjce modelu atomu vodíku. Ta je přinejmenším omezená, ba dokonce zavádějící.

Na počátku 20. století byla podle H. S. Kragha věda v situaci, kdy sama atomová teorie stála mimo oblast hlavního zájmu fyzikální společnosti. Netěšila se ani velké úctě. Dobu ještě kolem roku 1910 charakterizoval E. N. da C. Andrade tak, že „pro běžného fyzika té doby byly spekulace o atomové struktuře něčím, jako spekulace o životě na Marsu – velmi zajímavé pro ty, kteří mají rádi takové věci, ale bez větší naděje na podporu přesvědčivými vědeckými důkazy a bez většího vlivu na vědecké myšlení a vývoj.“ [1] Naproti tomu v chemii přežíval tzv. kubický atom G. N. Lewise. [2]

V tomto klimatu, v roce 1913, publikoval Niels Bohr ve Filosofickém časopise své stěžejní vědecké dílo O konstituci atomů a molekul, jež se stalo určujícím východiskem pro kvantovou mechaniku, tak jak ji známe dnes i s jejími filosofickými (epistemologickými) a praktickými důsledky (v podobě moderní elektroniky).

Niels Henrik David Bohr (7. 10. 1885 – 18. 11. 1962; Kodaň) pocházel z intelektuálního rodinného prostředí, kde jeho otec pravidelně po večerech pořádal filosoficko-přírodovědné diskuse. Právě ty měly zásadní vliv na jeho interdisciplinární vědecké či komplementární myšlení, které později přetvořil v ideu či rámec komplementarity, jež srovnával s kopernikánským obratem ve sféře myšlení či epistemologii. Sám Bohr o prostředí, v němž v mládí vyrůstal, říkal, že šlo o „inspiraci k hlubokému porozumění jednoty, která je východiskem pro všechnu lidskou touhu po poznání, bez ohledu na to, zda je jeho hladina manifestována skrze tak široce odlišné lidské prostředky, jakými jsou biologie, fyzika, filologie a filosofie.“ [3]

Bohr v době, kdy vypracovával zmíněné pojednání, neměl pouze teoretické a experimentální fyzikální znalosti, nýbrž byl obeznámen i s řadou výsledků experimentální chemie. Na tom mělo zásluhu i to, že ač byl universitním studentem fyziky, dostalo se mu dobrého základu též v chemii (ba i v matematice, astronomii nebo filosofii).

Bohrovův počin vyvolal ve své době zpočátku mnohdy skeptické reakce a někdy až bouřlivý nesouhlas ze strany fyzikální obce, neboť jeho převratné závěry, vypracované a poskládané i z neslučitelných fyzikálních představ, mnozí považovali za absurdní. Podle Kragha je možné hlavní důvody kritiky Bohrova modelu atomu shrnout do pěti propojených bodů: (1) Elektrodynamika je výslovně neplatná ve stacionárních stavech. (2) Frekvence emitovaného záření není v souladu s frekvencí vibrujících elektronů v atomu. (3) Kvantové skoky probíhají diskontinuálně a patrně bez příčiny. (4) Pokud elektrony přeskočí z vyšší na nižší hladinu, pak, jak se zdá, má tento proces teleologický charakter. (5) Zdá se být nemožné určit stav elektronu v okamžiku, kdy přechází mezi dvěma stacionárními stavy. [4]

_{Obr. 1: Pravděpodobně první obrázek Bohrova modelu atomu vodíku z roku 1915. (Převzato z [5].)}

Je třeba zdůraznit, že například z fyzikálního či chemického hlediska Bohrův počin z roku 1913 nespočívá, jak se většinou objevuje v učebnicích či skriptech, pouze v navrženém modelu atomu vodíku. Ve svém dlouhém a precizním pojednání Bohr rovněž detailně diskutuje o struktuře dalších atomů nebo molekul a zabývá se též aspekty Röntgenova záření, radioaktivity, optiky či magnetismu. Bohr tak vytvořil převratné dílo, neobvyklé právě svým stylem propojování neslučitelných představ klasického a kvantového pohledu, i pro svoji obecnost a komplexnost. Sám Albert Einstein, se kterým Bohr později diskutoval o povaze reality, byl posléze ohromen, že „tento nezajištěný a protikladný základ byl dostačující k tomu, aby umožnil muži Bohrova jedinečného instinktu a jemného citu, aby objevil stěžejní zákony spektrálních čar a elektronových obalů atomů spolu s jejich významem pro chemii, to se mi jeví jako zázrak a jako zázrak se mi to jeví stejně tak i dnes. Toto je nejvyšší forma muzikality ve sféře myšlení.“ [6]

Závěrem bych rád poukázal na to, že zatímco v anglickém jazyce stále vychází k uvedené problematice mnoho časopiseckých komentářů, studií, a odborných knih; v českém jazyce najdeme jen pár textů, o překladech ani nemluvě. Proto jsem se ve své bakalářské práci rozhodl přiblížit Bohrovo stěžejní vědecké dílo z roku 1913. Toho jsem chtěl dosáhnout jeho – historicky prvním – překladem do českého jazyka, opatřeným stručným komentářem zasazujícím toto dílo do širšího kontextu či souvislostí. Tento článek je hrubým výtahem ze zmíněné bakalářské práce, kterou je možné nalézt na webových stránkách [7, Niels Bohr], kde jsou další zajímavosti a důležité reálie z Bohrova díla a života.

Reference

[1] ANDRADE, Edward N. da C. The Rutherford Memorial Lecture, 1957: The Birth of the Nuclear Atom.Proceedings of the Royal Society A. 1958, roč. 244, č. 1239, s. 442.

[2] KRAGH, Helge. Niels Bohr between physics and chemistry. Physics Today. 2013, roč. 66, č. 5, s. 36-41. Dostupné z: http://dx.doi.org/10.1063/PT.3.1978.

[3] BLAEDEL, Niels. Harmony and Unity: the Life of Niels Bohr. Heidelberg – New York – London: Springer-Verlag, 1988, s. 20.

[4] KRAGH, Helge. Conceptual objections to the Bohr atomic theory – do electrons have a “free will“?.The European Physical Journal H. 2011, roč. 36, č. 3, s. 349.

[5] HARKINS, William D. a Ernest D. WILSON. Recent work on the structure of the atom. Journal of the American Chemical Society. 1915, roč. 37, č. 6, s. 1406.

[6] SCHILPP, Paul A. Albert Einstein: Philosopher-Scientist. New York: MJF Books, 1970 v překladu: GRYGAR, Filip. Historická, filosofická a fyzikální reflexe Bohrova převratného kroku z roku 1913. DVT – Dějiny věd a techniky. 2013, roč. XLVI, č. 1, s. 6. Dostupné z: http://issuu.com/sdvt/docs/dvt131.

[7] GRYGAR, Filip a Patrik ČERMÁK. Niels Bohr: vědec, filosof a občan [online]. © 2012-2013 [cit. 2013-10-02]. Dostupné z: http://nielsbohr.webnode.cz.
  

Autor: Patrik Čermák, patrik.cermak@email.cz