III. NIELS BOHR.¿Revolucionario o conservador?

 

OCTAVIO NOVARO

A PRINCIPIOS de siglo, Bohr, Einstein y Planck, los tres físicos que propusieron la existencia de cuantos de energía, E = hv, asumieron actitudes muy distintas ante el paso trascendental que daban para cambiar la concepción de la naturaleza en forma radical, Planck ciertamente pareció titubeante mientras que Einstein fue extraordinariamente audaz. Citemos por ejemplo a Planck: "para introducir novedades uno debe proceder de la manera más conservadora posible". Por eso, de hecho, él sólo aceptaba la idea de cuantizar la energía para la emisión de radiación del cuerpo negro exclusivamente y en uno de sus trabajos llegó a poner en duda que dicha cuantización pudiera ser válida aun en el proceso inverso de captura de radiación en el mismo cuerpo negro. Y años más tarde diría, tal vez ya con nostalgia "las nuevas ideas no nacen completas y perfectas como Palas Atenea de la mente de Zeus".

Y sin embargo completa y perfecta parece haber nacido la idea de fotón de la mente de Einstein. En su trabajo original de 1905 sobre el efecto fotoeléctrico no sólo usó la fórmula E = hv (como antes la había usado Planck y después Bohr) que bastaba para todos sus propósitos, sino escribió , o sea que postuló la cuantización del impulso del fotón. Esta fórmula no la usó en su teoría del efecto fotoeléctrico, estaba allí como muestra de su seguridad en la realidad del fotón y sólo sería puesta a prueba veinte años más tarde para explicar el efecto Compton.

¿Cuál sería la mejor descripción de la actitud de Bohr ante su propia contribución decisiva, la explicación de los espectros atómicos discretos? ¿Revolucionario o conservador? De hecho su actitud fue intermedia entre la de Planck y la de Einstein. Aunque no rechazó totalmente el concepto de cuanto de energía electromagnética, tan evidente en el efecto fotoeléctrico, en realidad no quiso aceptar de una sola vez la realidad del fotón. Lo llamó un concepto auxiliar o simbólico, que al no ser observable en el límite clásico (es decir de las observaciones macroscópicas irreversibles) sólo se manifestaba indirectamente o como decía Bohr "debido al prejuicio de aplicar las leyes de conservación de la energía y el impulso".

Esta actitud de Bohr quedó ampliamente demostrada cuando el entonces joven Slater llegó a Copenhague con la ambiciosa idea de reconciliar los conceptos ondulatorio y corpuscular. Concebía la onda electromagnética como guía del fotón y le propuso a Bohr reemplazar los átomos por sistemas de osciladores que realizarían la emisión y absorción de la luz. Pero Bohr mutiló el modelo, eliminando al fotón y dejando sólo una descripción estadística de los osciladores con leyes de conservación también estadísticas. Esto apareció en el trabajo de Bohr, Kramers y Slater en Nature, con todo el dolor del corazón de este último. De tal forma Bohr estaba afirmando que no podía haber una correlación detallada entre las trayectorias del fotón y el electrón en el efecto Compton por ejemplo. Sabemos bien que el mismo Compton se encargaría de demostrar que la audaz proposición de Einstein era la correcta, dando de una vez por todas carta de existencia al fotón. Pero Bohr mismo todavía intentaría convencer a Pauli de no proponer la hipótesis de otra partícula "simbólica" como el neutrino para explicar el decaímiento beta y le propuso en cambio sus leyes de conservación estadística, proposición que Pauli afortunadamente no aceptó.

Entonces los tres físicos que revolucionaron la ciencia con la fórmula E = hv tuvieron actitudes contrastantes ante su propia revolución. Sobresimplificando podríamos decir que Planck pareció casi arrepentirse de su audacia, mientras que Einstein la sostuvo con gran confianza en su inmenso genio. Bohr quiso atemperar los violentos cambios introducidos en los conceptos microscópicos exigiendo una cuidadosa correspondencia con la física clásica. Esto se muestra en las siguientes citas textuales: "Mi teoría no intenta explicar fenómenos en el sentido que la palabra explicación se usaba en la física clásica. Intento combinar varios fenómenos que parecían inconexos. Después de establecida la conexión podremos dar una explicación clásica." Y también: "Todo acontecimiento del que podamos hablar con un sentido físico, o sea todo fenómeno o medición experimental, debe ser descrito en términos clásicos." Y una más entre otras muchas: "Es decisivo reconocer que, no importa cuánto trasciendan los fenómenos la explicación clásica, la descripción de toda la evidencia debe ser expresada utilizando solamente conceptos clásicos."

Esta argumentación no pretende clasificar a Bohr como "conservador" y a Einstein como "revolucionario". En todo caso sirve para balancear la imagen opuesta, derivada de su famosa controversia sobre la interpretación de la mecánica cuántica. Esta imagen generalmente invierte los papeles de "revolucionario" y "conservador" antes mencionados. En realidad Bohr, como todo gran creador, mostró ambos aspectos en su amplia trayectoria. Y Einstein mismo nos hace el mejor elogio de la audacia del danés en sus comentarios sobre la teoría del átomo de Bohr: "La hipótesis de que la frecuencia radiada no depende en absoluto de la frecuencia del electrón en su órbita es un inmenso logro. La teoría de Bohr tiene entonces que ser correcta. Este es uno de los más grandes descubrimientos de la historia."