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Niels Bohr (Sciences & Technique)

Publié le 17/01/2022

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Fils d'un professeur de physiologie, Bohr obtint son doctorat de physique en 1911 à l'université de Copenhague. Il s'installa ensuite à Manchester pour travailler avec Rutherford et dirigea l'Institut de physique atomique du Danemark dans les années 20 et 30. Le modèle atomique proposé par Rutherford comprenait un noyau entouré d'un nuage d'électrons. Bohr reprit son idée : l'associant à la théorie quantique de Planck il obtint le modèle de l'atome d'hydrogène, à savoir un noyau entouré par un électron qui suit certaines orbites, elles-mêmes fonction des quanta d'énergie. Selon la physique atomique, un tel électron étant soumis à une accélération aurait dû irradier de l'énergie. Mais Bohr affirma que c'est seulement lorsqu'il se place sur une orbite à énergie moindre que l'électron émet sous forme de radiation son excédent d'énergie, et ce, avec une fréquence dépendant de la quantité d'énergie émise. Il montra que les longueurs d'onde étaient conformes aux chiffres observés.
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« de toutes les parties du monde.

Les congrès qu'il organisa périodiquement contribuèrent efficacement à abolir lesbarrières d'autrefois entre la science des divers grands pays.

Au moyen de ces réunions et des conférences qu'ildonna dans les grands laboratoires du monde, Bohr fit progresser la notion de l'unité de la science.

En même temps,il répandit l'influence des nouvelles méthodes quantiques, qui pendant ce temps continuaient à se montrer de plusen plus utiles. Dans son travail initial Bohr démontra que les prédictions de la théorie quantique dans des applications typiques serapprochent étroitement à certains égards des résultats que l'on doit attendre de la mécanique classique, bien queles idées des deux espèces de mécanique soient en principe tout à fait différentes.

Il examina les circonstancesdans lesquelles les deux théories doivent s'accorder l'une avec l'autre et les rassembla sous la forme d'un principe decorrespondance.

Ce principe fournit encore aujourd'hui le moyen le plus utile qui existe pour représenter lasignification de la mécanique quantique moderne.

Mais avant 1925 ce principe fut encore plus utile.

A ce moment,on cherchait une expression mathématique claire de la théorie quantique : il fallut se servir du principe decorrespondance afin de pouvoir appliquer les idées quantiques aux problèmes physiques.

Ainsi Bohr et sescollaborateurs réussirent en 1920 à rendre un compte approximatif de la structure des atomes contenant plusieursélectrons. Dans les années suivantes ils donnèrent aussi une explication de la nature des spectres de rayons X, de l'absorptionet de l'émission de la lumière par les atomes, et de la variation périodique bien connue des propriétés chimiques deséléments.

Les résultats essentiels de cette description de la lumière et du monde atomique furent conservés dans lanouvelle théorie quantique, développée en 1925 par de Broglie, Schrödinger et Heisenberg ; ce dernier était à cemoment l'assistant de Bohr. Pendant que ces applications de la théorie des quanta étaient en train d'ouvrir à l'investigation des régions entièresde la physique et de la chimie, Bohr continuait sa recherche d'une expression des implications philosophiques desnouveaux principes.

Le développement du principe d'incertitude l'amena à reconnaître la limitation fondamentalerencontrée dans la physique atomique, de notre idée fixe que les phénomènes existent indépendamment des moyenspar lesquels on les observe.

En creusant l'idée de cette limitation, Bohr aboutit enfin à un nouveau principefondamental de la nature, le principe de complémentarité (1928).

A cause de ses implications fondamentales, ladécouverte de ce principe est peut-être le développement philosophique le plus important des temps modernes. Le nombre croissant des données expérimentales sur le noyau, à partir de 1933, attira l'attention de Bohr vers larecherche de l'explication de ces faits nouveaux.

Le modèle de la goutte liquide du noyau atomique et l'accent qu'ilmit sur l'importance du noyau composé temporaire dans l'explication des réactions nucléaires se montrèrent presqueaussi importantes pour la compréhension du noyau que ses idées antérieures l'avaient été pour le monde de l'atome. Bohr appliqua sa nouvelle conception du noyau à l'explication de la fission nucléaire (1939) au cours d'une visite àPrinceton, et juste après la découverte fondamentale de Hahn et Strassmann.

Il montra que la petite quantitéd'uranium 235 présente dans l'uranium naturel est responsable de la plus grande part des divisions nucléaires quel'on observe.

Il développa une théorie de la fission qui permit de prévoir que l'élément 94-239 (plutonium), pasencore découvert à cette époque, ressemblerait à l'uranium 235 par sa fissibilité. La guerre éclata peu de temps après le retour de Bohr à Copenhague, et un peu plus tard le Danemark fut occupépar les Allemands.

Tout en essayant de venir en aide aux victimes de l'oppression nazie, Bohr s'arrangea pour resterau Danemark, afin de prendre part à la résistance morale contre les envahisseurs, et d'aider à protéger les savantsréfugiés qui travaillaient au Danemark.

Cependant, au matin du 29 septembre 1943, il reçut l'avertissement secretqu'il allait être incessamment arrêté et emprisonné en Allemagne.

La nuit suivante, la Résistance danoise letransporta, avec sa femme, en Suède, dans un bateau de pêcheur.

De là, il fut emmené en avion en Grande-Bretagne par la R.A.F.

Il amena avec lui des renseignements sur les recherches atomiques des Allemands qui,pendant ce temps, cherchaient en vain dans sa maison et dans son laboratoire des traces de son travail.

Il continuajusqu'aux États-Unis et, sous le nom de "Nicholas Baker", servit de conseil au laboratoire atomique de Los Alamos,New Mexico, jusqu'à la fin de la guerre en Europe.

Il revint au Danemark en 1945. En 1922, Bohr reçut le Prix Nobel pour "ses recherches sur la structure des atomes et des rayonnements qui sontémis par les atomes".

En 1948, il fut le premier non-noble à recevoir l'ordre de l'éléphant, la décoration la plushonorifique au Danemark.

Il devint président de l'Académie danoise des Sciences en 1945.

Il demeura à Copenhague,à Carlsberg, la résidence honoraire attribuée à vie à l'homme de science le plus distingué du Danemark.

Pendantl'occupation allemande, il fut élu recteur de l'Université de Copenhague et accepta ce poste contre lesavertissements des Allemands.

C'est à cette époque qu'il écrivit l'introduction pour le grand traité sur la culturedanoise, qui fut composé par les meneurs de la pensée danoise pour fortifier la résistance de ce pays occupé. Parmi les publications les mieux connues de Bohr, figurent : La théorie des spectres et de la constitution des atomes(1922) ; La théorie des atomes et la description de la nature (1935) ; La mesure des champs électromagnétiques(1935) ; Le mécanisme de la fission nucléaire (1939) ; Discussions avec Einstein (1950) ; et, en 1933, son célèbreessai : La Lumière et la Vie.

Dans cet article, publié dans la revue Nature, il tire des conséquences humaines dudéveloppement du principe de complémentarité.

Il rappelle d'autres occasions dans l'histoire de la science où desdécouvertes inattendues ont fait voir les limites essentielles de la validité des principes dont on n'avait jamais mis endoute la vérité, comme par exemple la notion de simultanéité.

Mais ces crises accompagnant la perte des basesfamilières sont compensées par une perception agrandie et par des possibilités plus grandes de trouver des rapports. »

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