Niels Bohr

Niels Bohr

Niels Henrik David Bohr (; ; 7 Oktober 1885 – 18 November 1962) adalah seorang fisikawan teoretis asal Denmark yang memberikan kontribusi mendasar dalam memahami struktur atom dan teori kuantum lama. Atas jasa tersebut, ia dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisika pada tahun 1922. Ia juga merupakan seorang filsuf dan promotor penelitian ilmiah.

Bohr mengembangkan model Bohr tentang atom. Dalam model ini, ia mengusulkan bahwa tingkat energi elektron bersifat diskret dan elektron-elektron tersebut mengorbit secara stabil di sekitar inti atom, tetapi dapat melompat dari satu tingkat energi (atau orbit) ke tingkat energi lainnya. Meskipun model Bohr telah digantikan oleh model-model lain, prinsip-prinsip dasarnya tetap valid. Ia mencetuskan prinsip komplementaritas, yaitu bahwa suatu objek dapat dianalisis secara terpisah berdasarkan sifat-sifat yang kontradiktif, seperti berperilaku sebagai gelombang atau aliran partikel. Gagasan tentang komplementaritas ini mendominasi pemikiran Bohr baik dalam sains maupun filsafat.

Bohr mendirikan Institut Fisika Teoretis di Universitas Kopenhagen—sekarang dikenal sebagai Institut Niels Bohr—yang dibuka pada tahun 1920. Bohr membimbing dan berkolaborasi dengan para fisikawan termasuk Hans Kramers, Oskar Klein, George de Hevesy, dan Werner Heisenberg. Ia memprediksi sifat-sifat unsur baru yang menyerupai zirkonium, yang kemudian dinamai hafnium, dari nama Latin untuk Kopenhagen, tempat unsur tersebut ditemukan. Di kemudian hari, unsur sintetis bohrium dinamai menurut namanya karena karya perintisnya tentang struktur atom.

Selama dekade 1930-an, Bohr membantu para pengungsi dari Nazisme. Setelah Denmark diduduki oleh Jerman, ia bertemu dengan Heisenberg yang telah menjadi kepala proyek senjata nuklir Jerman. Pada September 1943, Bohr menerima kabar bahwa ia akan ditangkap oleh Jerman sehingga ia melarikan diri ke Swedia. Dari sana, ia diterbangkan ke Britania Raya untuk bergabung dengan proyek senjata nuklir Britania Tube Alloys serta menjadi bagian dari misi Britania dalam Proyek Manhattan. Setelah perang berakhir, Bohr menyerukan kerja sama internasional dalam bidang energi nuklir. Ia terlibat dalam pendirian CERN serta dan menjadi ketua pertama pada tahun 1957. Pada tahun 1999, ia dinobatkan sebagai fisikawan terbesar keempat sepanjang masa.

Bohr menempuh pendidikan di Sekolah Latin Gammelholm sejak berusia tujuh tahun. Pada tahun 1903, Bohr mendaftar sebagai mahasiswa sarjana di Universitas Kopenhagen. Bidang utama yang diambilnya adalah fisika, yang ia pelajari di bawah bimbingan Christian Christiansen, satu-satunya profesor fisika di universitas tersebut pada waktu itu. Ia juga mempelajari astronomi dan matematika di bawah bimbingan Thorvald Thiele serta filsafat di bawah bimbingan Harald Høffding yang merupakan teman ayahnya.

Pada tahun 1905, terdapat sebuah kompetisi memperebutkan medali emas disponsori oleh Akademi Sains dan Sastra Kerajaan Denmark untuk menyelidiki metode pengukuran tegangan permukaan cairan yang telah diusulkan oleh Lord Rayleigh pada tahun 1879. Metode ini melibatkan pengukuran frekuensi osilasi dari jari-jari pancaran air. Bohr melakukan serangkaian eksperimen dengan menggunakan laboratorium ayahnya di universitas tersebut karena universitas itu sendiri belum memiliki laboratorium fisika. Untuk menyelesaikan eksperimennya, ia harus membuat peralatan gelasnya sendiri dan menciptakan tabung reaksi dengan penampang elips yang diperlukan. Ia melangkah lebih jauh dari tugas aslinya dengan memasukkan perbaikan ke dalam teori maupun metode Rayleigh. Hal ini dilakukannya dengan memperhitungkan viskositas air serta bekerja menggunakan amplitudo berhingga alih-alih hanya amplitudo infinitesimal. Esainya, yang ia serahkan pada saat-saat terakhir, memenangkan hadiah tersebut. Ia kemudian mengirimkan versi makalah yang telah diperbaiki ke Royal Society di London untuk diterbitkan dalam Philosophical Transactions of the Royal Society.

Harald menjadi yang pertama dari dua Bohr bersaudara yang meraih gelar magister, yang ia peroleh dalam bidang matematika pada April 1909. Niels membutuhkan waktu sembilan bulan lebih lama untuk meraih gelarnya dalam teori elektron logam, sebuah topik yang ditugaskan oleh pembimbingnya, Christiansen. Bohr kemudian mengembangkan tesis magisternya menjadi disertasi doktor yang jauh lebih besar. Ia meneliti literatur tentang subjek tersebut dan memilih sebuah model yang dikembangkan oleh Paul Drude serta diperluas oleh Hendrik Lorentz, yang menganggap elektron-elektron dalam logam berperilaku seperti gas. Bohr memperluas model Lorentz, tetapi ia masih belum dapat menjelaskan fenomena seperti efek Hall dan menyimpulkan bahwa teori elektron tidak dapat sepenuhnya menjelaskan sifat magnetik logam. Disertasi tersebut diterima pada April 1911, dan Bohr mempertahankan disertasinya secara formal pada 13 Mei. Harald telah menerima gelar doktornya pada tahun sebelumnya. Disertasi Bohr sangat inovatif, tetapi kurang menarik minat di luar Skandinavia karena ditulis dalam bahasa Denmark, yang merupakan persyaratan Universitas Kopenhagen pada waktu itu. Pada tahun 1921, fisikawan Belanda Hendrika Johanna van Leeuwen secara independen menurunkan sebuah teorema dalam disertasi Bohr yang saat ini dikenal sebagai Teorema Bohr–Van Leeuwen.

Fisika

Model Bohr

Pada September 1911, dengan dukungan beasiswa dari Yayasan Carlsberg, Bohr melakukan perjalanan ke Inggris, tempat sebagian besar karya teoretis mengenai struktur atom dan molekul sedang dikerjakan. Ia bertemu dengan J. J. Thomson dari Laboratorium Cavendish dan Trinity College, Cambridge. Ia menghadiri kuliah tentang elektromagnetisme yang diberikan oleh James Jeans dan Joseph Larmor serta melakukan beberapa penelitian tentang sinar katode, tetapi gagal membuat Thomson terkesan. Ia lebih sukses bersama para fisikawan yang lebih muda seperti William Lawrence Bragg dari Australia dan Ernest Rutherford dari Selandia Baru, yang model Rutherford tentang atom dengan inti pusat kecil tahun 1911 miliknya telah menantang model puding plum tahun 1904 milik Thomson. Bohr menerima undangan dari Rutherford untuk melakukan penelitian pascadoktor di Universitas Victoria Manchester, tempat ia bertemu dengan George de Hevesy dan Charles Galton Darwin (yang disebut Bohr sebagai "cucu dari Darwin yang asli").

Bohr kembali ke Denmark pada Juli 1912 untuk pernikahannya serta melakukan perjalanan keliling Inggris dan Skotlandia untuk bulan madunya. Sekembalinya dari sana, ia menjadi seorang Privatdocent di Universitas Kopenhagen dan memberikan kuliah tentang termodinamika. Martin Knudsen mengusulkan nama Bohr untuk menjadi seorang docent yang disetujui pada Juli 1913 dan Bohr kemudian mulai mengajar mahasiswa kedokteran. Tiga makalahnya, yang kemudian terkenal sebagai "trilogi", diterbitkan di Philosophical Magazine pada Juli, September, dan November tahun tersebut. Ia menyesuaikan struktur nuklir Rutherford dengan teori kuantum Max Planck sehingga berhasil menciptakan model Bohr tentang atom.

Model planet untuk atom bukanlah hal baru, tetapi pendekatan yang dilakukan Bohr berbeda. Dengan menjadikan makalah tahun 1912 karya Darwin mengenai peran elektron dalam interaksi partikel alfa dengan inti atom sebagai titik tolaknya, ia mengembangkan teori tentang elektron yang bergerak dalam orbit "keadaan stasioner" terkuantisasi di sekitar inti atom untuk menstabilkan atom tersebut. Namun, baru pada makalahnya tahun 1921 ia menunjukkan bahwa sifat kimia setiap unsur sebagian besar ditentukan oleh jumlah elektron pada orbit terluar atom-atomnya. Ia memperkenalkan gagasan bahwa elektron dapat jatuh dari orbit berenergi lebih tinggi ke orbit yang lebih rendah, yang dalam prosesnya memancarkan kuantum energi diskret. Hal ini menjadi dasar bagi apa yang sekarang dikenal sebagai teori kuantum lama.

Pada tahun 1885, Johann Balmer telah menemukan deret Balmer untuk menggambarkan garis spektrum tampak dari atom hidrogen:

Gagal mengurai (kesalahan sintaks): {\displaystyle \\frac{1}{\\lambda} = R_\\mathrm{H}\\left(\\frac{1}{2^2} - \\frac{1}{n^2}\ ight) \\quad \ ext{untuk} \\ n=3,4,5,...}

dengan λ adalah panjang gelombang dari cahaya yang diserap atau dipancarkan dan R_H adalah konstanta Rydberg. Rumus Balmer diperkuat oleh penemuan garis spektrum tambahan, tetapi selama tiga puluh tahun, tidak ada yang dapat menjelaskan mengapa rumus tersebut berhasil bekerja. Dalam makalah pertama dari triloginya, Bohr mampu menurunkannya dari modelnya:

Gagal mengurai (kesalahan sintaks): {\displaystyle R_Z = { 2\\pi^2 m_e Z^2 e^4 \\over h^3 } }

dengan m_e adalah massa elektron, e adalah muatannya, h adalah konstanta Planck, dan Z adalah nomor atom dari atom tersebut (1 untuk hidrogen).

Hambatan pertama model tersebut adalah deret Pickering, yaitu garis-garis yang tidak cocok dengan rumus Balmer. Ketika ditantang mengenai hal ini oleh Alfred Fowler, Bohr menjawab bahwa garis-garis tersebut disebabkan oleh helium terionisasi, yaitu atom helium yang hanya memiliki satu elektron. Model Bohr terbukti berhasil bekerja untuk ion-ion sejenis itu. Banyak fisikawan yang lebih tua, seperti Thomson, Rayleigh, dan Hendrik Lorentz, tidak menyukai trilogi tersebut, tetapi generasi yang lebih muda, termasuk Rutherford, David Hilbert, Albert Einstein, Enrico Fermi, Max Born, dan Arnold Sommerfeld, menganggapnya sebagai sebuah terobosan. Einstein menyebut model Bohr sebagai "bentuk musikalitas tertinggi dalam ranah pemikiran." Penerimaan trilogi ini sepenuhnya disebabkan oleh kemampuannya untuk menjelaskan fenomena yang membingungkan model-model lain serta memprediksi hasil yang kemudian diverifikasi melalui eksperimen. Saat ini, model atom Bohr telah digantikan, tetapi masih menjadi model atom yang paling dikenal karena sering muncul dalam buku teks fisika dan kimia sekolah menengah atas.

Bohr tidak menyukai kegiatan mengajar mahasiswa kedokteran. Ia kemudian mengakui bahwa ia bukanlah seorang dosen yang baik karena ia membutuhkan keseimbangan antara kejelasan dan kebenaran, antara "Klarheit und Wahrheit". Ia memutuskan untuk kembali ke Manchester, tempat Rutherford menawarinya pekerjaan sebagai reader menggantikan Darwin yang masa jabatannya telah berakhir. Bohr menerima tawaran tersebut. Ia mengambil cuti dari Universitas Kopenhagen, yang ia mulai dengan berlibur di Tirol bersama saudaranya Harald dan bibinya Hanna Adler. Di sana, ia mengunjungi Universitas Göttingen dan Universitas Ludwig Maximilian München, tempat ia bertemu Sommerfeld serta mengadakan seminar mengenai trilogi tersebut. Perang Dunia Pertama pecah ketika mereka berada di Tirol, yang sangat mempersulit perjalanan kembali ke Denmark serta pelayaran Bohr berikutnya bersama Margrethe ke Inggris, tempat ia tiba pada Oktober 1914. Mereka menetap di sana hingga Juli 1916, ketika ia telah ditunjuk untuk menduduki posisi Guru Besar Fisika Teoretis di Universitas Kopenhagen, sebuah posisi yang diciptakan khusus untuknya. Jabatan dosennya dihapus pada saat yang sama, sehingga ia tetap harus mengajar fisika kepada mahasiswa kedokteran. Para profesor baru diperkenalkan secara formal kepada Raja Christian X, yang menyatakan kegembiraannya dapat bertemu dengan seorang pemain sepak bola yang terkenal.

Model Bohr berhasil bekerja dengan baik untuk hidrogen dan helium terionisasi berelektron tunggal, yang membuat Einstein terkesan, tetapi tidak dapat menjelaskan unsur-unsur yang lebih kompleks. Pada tahun 1919, Bohr mulai meninggalkan gagasan bahwa elektron mengorbit inti atom dan mengembangkan heuristik untuk menggambarkannya. Unsur tanah jarang menimbulkan masalah klasifikasi khusus bagi para kimiawan karena sifat kimianya yang sangat mirip. Sebuah perkembangan penting terjadi pada tahun 1924 dengan penemuan asas larangan Pauli oleh Wolfgang Pauli, yang memberikan landasan teoretis yang kuat bagi model Bohr. Bohr kemudian dapat menyatakan bahwa unsur 72 yang saat itu belum ditemukan bukanlah unsur tanah jarang, melainkan unsur dengan sifat kimia yang mirip dengan zirkonium. (Unsur-unsur telah diprediksi dan ditemukan sejak tahun 1871 berdasarkan sifat kimianya), dan Bohr segera ditantang oleh kimiawan Prancis Georges Urbain, yang mengeklaim telah menemukan unsur tanah jarang 72 yang ia sebut "celtium". Di Institut di Kopenhagen, Dirk Coster dan George de Hevesy menerima tantangan untuk membuktikan bahwa Bohr benar dan Urbain salah. Memulai dengan gagasan yang jelas tentang sifat kimia dari unsur yang belum diketahui tersebut sangat menyederhanakan proses pencarian. Mereka memeriksa sampel dari Museum Mineralogi Kopenhagen untuk mencari unsur yang menyerupai zirkonium dan segera menemukannya. Unsur tersebut, yang mereka namai hafnium (hafnia merupakan nama Latin untuk Kopenhagen), ternyata lebih melimpah daripada emas.

Festival Bohr () adalah serangkaian tujuh kuliah yang diberikan oleh Bohr dari 12 hingga 22 Juni 1922 di Institut Fisika Teoretis di Göttingen. Kuliah-kuliah ini merupakan Kuliah Wolfskehl, yang didanai oleh Yayasan Wolfskehl. Karena berlangsung dalam dua minggu menjelang , rangkaian kuliah ini menjadi dikenal sebagai Festival Bohr. Pada tahun 1991, Friedrich Hund menyatakan bahwa James Franck bertanggung jawab atas perbandingan tersebut. Dalam kuliah-kuliah tersebut, Bohr menguraikan perkembangan terkini dari teori Bohr–Sommerfeld sambil menyampaikan "betapa tidak lengkap dan tidak pastinya segala sesuatu saat ini".

Pada tahun 1922, Bohr dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisika "atas jasanya dalam penyelidikan struktur atom dan radiasi yang dipancarkan darinya". Dengan demikian, penghargaan tersebut mengakui trilogi karyanya sekaligus karya kepeloporan awalnya di bidang mekanika kuantum yang baru berkembang. Untuk kuliah Nobelnya, Bohr memberikan survei komprehensif kepada para pendengar mengenai apa yang saat itu diketahui tentang struktur atom, termasuk prinsip korespondensi yang ia rumuskan. Prinsip ini menyatakan bahwa perilaku sistem yang dijelaskan oleh teori kuantum menghasilkan kembali fisika klasik dalam batas bilangan kuantum yang besar.

Penemuan hamburan Compton oleh Arthur Holly Compton pada tahun 1923 meyakinkan sebagian besar fisikawan bahwa cahaya terdiri dari foton dan bahwa energi serta momentum dikekalkan dalam tumbukan antara elektron dan foton. Pada tahun 1924, Bohr, Kramers, dan John C. Slater, seorang fisikawan Amerika Serikat yang bekerja di Institut di Kopenhagen, mengusulkan teori Bohr–Kramers–Slater (BKS). Teori ini lebih berupa sebuah program daripada sebuah teori fisika yang utuh karena gagasan yang dikembangkannya tidak dijabarkan secara kuantitatif. Teori BKS menjadi upaya terakhir untuk memahami interaksi antara materi dan radiasi elektromagnetik berdasarkan teori kuantum lama. Melalui teori ini, fenomena kuantum diperlakukan dengan menerapkan pembatasan kuantum pada deskripsi gelombang klasik dari medan elektromagnetik.

Pemodelan perilaku atom di bawah radiasi elektromagnetik yang datang dengan menggunakan "osilator virtual" pada frekuensi penyerapan dan pemancaran—alih-alih frekuensi tampak (yang berbeda) dari orbit Bohr—mendorong Max Born, Werner Heisenberg, dan Kramers untuk mengeksplorasi berbagai model matematika yang berbeda. Hal tersebut mengarah pada pengembangan mekanika matriks, bentuk pertama dari mekanika kuantum modern. Teori BKS juga memicu diskusi dan memperbarui perhatian terhadap kesulitan-kesulitan dalam landasan teori kuantum lama. Elemen paling provokatif dari BKS—bahwa momentum dan energi tidak selalu dikekalkan dalam setiap interaksi, melainkan hanya secara statistik—segera terbukti bertentangan dengan eksperimen yang dilakukan oleh Walther Bothe dan Hans Geiger. Mengingat hasil-hasil ini, Bohr memberi tahu Darwin bahwa "tidak ada hal lain yang dapat dilakukan selain memberikan pemakaman sehormat mungkin bagi upaya revolusioner kita".

Heisenberg pertama kali datang ke Kopenhagen pada tahun 1924, kemudian kembali ke Göttingen pada Juni 1925, dan tidak lama setelah itu mengembangkan landasan matematika dari mekanika kuantum. Ketika ia menunjukkan hasil kerjanya kepada Max Born di Göttingen, Born menyadari bahwa hasil tersebut dapat diekspresikan dengan paling baik menggunakan matriks. Karya ini menarik perhatian fisikawan Britania Paul Dirac, yang datang ke Kopenhagen selama enam bulan pada September 1926. Fisikawan Austria Erwin Schrödinger juga berkunjung pada tahun 1926. Upayanya untuk menjelaskan fisika kuantum dalam istilah klasik menggunakan mekanika gelombang membuat Bohr terkesan, yang percaya bahwa hal tersebut memberikan "begitu banyak kontribusi bagi kejelasan dan kesederhanaan matematika sehingga mewakili kemajuan raksasa dibandingkan semua bentuk mekanika kuantum sebelumnya".

Ketika Kramers meninggalkan institut tersebut pada tahun 1926 untuk menduduki posisi sebagai profesor fisika teoretis di Universitas Utrecht, Bohr mengatur agar Heisenberg kembali dan mengambil alih posisi Kramers sebagai seorang lektor di Universitas Kopenhagen. Heisenberg bekerja di Kopenhagen sebagai dosen universitas dan asisten Bohr dari tahun 1926 hingga 1927.

Bohr menjadi yakin bahwa cahaya berperilaku baik sebagai gelombang maupun partikel. Pada tahun 1927, berbagai eksperimen mengonfirmasi hipotesis de Broglie bahwa materi (seperti elektron) juga berperilaku seperti gelombang. Ia mencetuskan prinsip filosofis komplementaritas, yaitu bahwa suatu objek dapat memiliki sifat-sifat yang tampaknya saling mengecualikan, seperti menjadi gelombang atau aliran partikel bergantung pada kerangka eksperimennya. Ia merasa bahwa hal ini belum sepenuhnya dipahami oleh para filsuf profesional.

Pada Februari 1927, Heisenberg mengembangkan versi pertama dari prinsip ketidakpastian dan mempresentasikannya menggunakan eksperimen pikiran ketika sebuah elektron diamati melalui mikroskop sinar gamma. Bohr merasa tidak puas dengan argumen Heisenberg karena argumen tersebut hanya mensyaratkan bahwa suatu pengukuran mengganggu sifat-sifat yang sudah ada, alih-alih gagasan yang lebih radikal bahwa sifat-sifat elektron sama sekali tidak dapat dibahas terlepas dari konteks tempat sifat-sifat itu diukur. Dalam sebuah makalah yang dipresentasikan pada Konferensi Como pada September 1927, Bohr menekankan bahwa hubungan ketidakpastian Heisenberg dapat diturunkan dari pertimbangan klasik mengenai daya urai instrumen optik. Memahami makna sebenarnya dari komplementaritas, menurut keyakinan Bohr, akan memerlukan "penyelidikan yang lebih mendalam". Einstein lebih menyukai determinisme fisika klasik daripada fisika kuantum baru yang bersifat probabilistik, yang ia sendiri turut berkontribusi di dalamnya. Masalah-masalah filosofis yang muncul dari aspek-aspek baru mekanika kuantum menjadi topik diskusi yang sangat terkenal. Einstein dan Bohr terlibat dalam perdebatan yang bersahabat mengenai masalah-masalah tersebut sepanjang hidup mereka.

Pada tahun 1914, Carl Jacobsen, pewaris pabrik bir Carlsberg, mewariskan rumah mewahnya (Kediaman Kehormatan Carlsberg, saat ini dikenal sebagai Akademi Carlsberg) untuk digunakan seumur hidup oleh orang Denmark yang telah memberikan kontribusi paling menonjol bagi sains, sastra, atau seni, sebagai kediaman kehormatan (). Harald Høffding telah menjadi penghuni pertama, dan setelah kematiannya pada Juli 1931, Akademi Sains dan Sastra Kerajaan Denmark memberikan hak kepenghunian kepada Bohr. Ia dan keluarganya pindah ke sana pada tahun 1932. Ia terpilih sebagai presiden Akademi pada 17 Maret 1939.

Pada tahun 1929, fenomena peluruhan beta mendorong Bohr untuk kembali mengusulkan agar hukum kekekalan energi ditinggalkan, tetapi neutrino hipotetis Wolfgang Pauli serta penemuan neutron berikutnya pada tahun 1932 memberikan penjelasan lain. Hal ini mendorong Bohr untuk menciptakan teori baru tentang inti majemuk pada tahun 1936, yang menjelaskan bagaimana neutron dapat ditangkap oleh inti atom. Dalam model ini, inti atom dapat berdeformasi seperti setetes cairan. Ia mengerjakan teori ini bersama kolaborator baru, fisikawan Denmark Fritz Kalckar, yang meninggal secara mendadak pada tahun 1938.

Penemuan fisi nuklir oleh Otto Hahn pada Desember 1938 (serta penjelasan teoretisnya oleh Lise Meitner) memicu ketertarikan yang mendalam di kalangan fisikawan. Bohr membawa kabar tersebut ke Amerika Serikat, tempat ia membuka kelima bersama Fermi pada 26 Januari 1939. Ketika Bohr memberi tahu George Placzek bahwa hal ini menyelesaikan semua misteri tentang unsur transuranium, Placzek memberi tahunya bahwa masih ada satu misteri yang tersisa: energi penangkapan neutron dari uranium tidak cocok dengan energi peluruhannya. Bohr memikirkannya selama beberapa menit lalu mengumumkan kepada Placzek, Léon Rosenfeld, dan John Wheeler bahwa "Saya telah memahami semuanya." Berdasarkan model tetesan cairan miliknya tentang inti atom, Bohr menyimpulkan bahwa isotop uranium-235 dan bukan uranium-238 yang lebih melimpah yang paling bertanggung jawab atas terjadinya fisi dengan neutron termal. Pada April 1940, John R. Dunning membuktikan bahwa Bohr benar. Sementara itu, Bohr dan Wheeler mengembangkan pembahasan teoretis yang mereka publikasikan dalam sebuah makalah pada September 1939 tentang "The Mechanism of Nuclear Fission".

Terdapat beberapa perselisihan mengenai sejauh mana Kierkegaard memengaruhi filsafat dan sains Bohr. David Favrholdt berargumen bahwa Kierkegaard memiliki pengaruh yang minimal terhadap karya Bohr, dengan menerima pernyataan Bohr tentang ketidaksepakatannya dengan Kierkegaard apa adanya, sedangkan Jan Faye berargumen bahwa seseorang dapat tidak setuju dengan isi suatu teori sambil tetap menerima premis dan struktur umumnya.

Bohr menjabat dalam Dewan Editor seri buku ' yang menerbitkan berbagai buku tentang filsafat.

Fisika kuantum

Terdapat banyak debat dan diskusi berikutnya mengenai pandangan serta filsafat mekanika kuantum Bohr. Mengenai interpretasi ontologisnya tentang dunia kuantum, Bohr dipandang sebagai seorang antirealis, seorang instrumentalis, seorang realis fenomenologis, atau jenis realis lainnya. Selain itu, meskipun beberapa pihak memandang Bohr sebagai seorang subjektivis atau seorang positivis, sebagian besar filsuf sepakat bahwa hal ini merupakan kesalahpahaman terhadap Bohr karena ia tidak pernah berargumen demi verifikasionisme atau demi gagasan bahwa subjek memiliki dampak langsung pada hasil pengukuran.

Bohr sering kali dikutip mengatakan bahwa "tidak ada dunia kuantum", melainkan hanya sebuah "deskripsi fisik kuantum yang abstrak". Hal ini tidak dikatakan secara terbuka oleh Bohr, melainkan sebuah pernyataan pribadi yang diatribusikan kepadanya oleh Aage Petersen dalam sebuah kenangan setelah kematian Bohr. N. David Mermin mengingat Victor Weisskopf yang menyatakan bahwa Bohr tidak akan mengatakan hal semacam itu dan berseru, "Memalukan bagi Aage Petersen karena memasukkan kata-kata konyol itu ke dalam mulut Bohr!"

Banyak pakar berargumen bahwa filsafat Immanuel Kant memiliki pengaruh yang kuat terhadap Bohr. Seperti halnya Kant, Bohr berpikir bahwa membedakan antara pengalaman subjek dan objek merupakan kondisi penting untuk memperoleh pengetahuan. Hal ini hanya dapat dilakukan melalui penggunaan konsep kausal dan ruang-waktu untuk menggambarkan pengalaman subjek. Oleh karena itu, menurut Jan Faye, Bohr berpikir bahwa berkat konsep-konsep "klasik" seperti "ruang", "posisi", "waktu", "kausalitas", dan "momentum"-lah seseorang dapat berbicara tentang objek dan eksistensi objektifnya. Bohr berpandangan bahwa konsep-konsep dasar seperti "waktu" sudah tertanam dalam bahasa sehari-hari kita dan bahwa konsep-konsep fisika klasik hanyalah sebuah penyempurnaan dari konsep-konsep tersebut. Oleh sebab itu, bagi Bohr, konsep-konsep klasik perlu digunakan untuk menggambarkan eksperimen yang berurusan dengan dunia kuantum. Bohr menulis:

[L]aporan dari semua bukti harus dinyatakan dalam istilah klasik. Argumennya hanyalah bahwa dengan kata 'eksperimen', kita mengacu pada suatu situasi ketika kita dapat menceritakan kepada orang lain apa yang telah kita lakukan dan apa yang telah kita pelajari dan bahwa, oleh karena itu, laporan mengenai pengaturan eksperimen serta hasil pengamatan harus dinyatakan dalam bahasa yang tidak ambigu dengan penerapan terminologi fisika klasik yang sesuai (APHK, hlm. 39).

Menurut Faye, terdapat berbagai penjelasan tentang mengapa Bohr percaya bahwa konsep klasik diperlukan untuk menggambarkan fenomena kuantum. Faye mengelompokkan penjelasan-penjelasan tersebut ke dalam lima kerangka kerja: empirisme (yaitu positivisme logis); Kantianisme (atau model epistemologi Neo-Kantian); Pragmatisme (yang berfokus pada bagaimana manusia berinteraksi secara empiris dengan sistem atom sesuai dengan kebutuhan dan kepentingan mereka); Darwinianisme (yaitu kita beradaptasi untuk menggunakan konsep-konsep jenis klasik, yang menurut Léon Rosenfeld berevolusi untuk kita gunakan); serta Eksperimentalisme (yang berfokus secara ketat pada fungsi dan hasil eksperimen yang dengan demikian harus dijelaskan secara klasik). Penjelasan-penjelasan ini tidak saling mengecualikan. Terkadang Bohr tampaknya menekankan beberapa aspek ini, sedangkan di waktu lain ia berfokus pada elemen lainnya.

Menurut Faye, "Bohr menganggap atom sebagai sesuatu yang nyata. Atom bukanlah konstruksi heuristik maupun logis." Namun, menurut Faye, ia tidak percaya "bahwa formalisme mekanika kuantum itu benar dalam arti memberikan kita representasi harfiah ('bergambar') alih-alih representasi simbolis dari dunia kuantum." Oleh karena itu, teori komplementaritas Bohr "pertama-tama dan terutama merupakan pembacaan semantik dan epistemologis dari mekanika kuantum yang membawa implikasi ontologis tertentu". Seperti yang dijelaskan oleh Faye, tesis ketakterdefinisian Bohr adalah bahwa

[K]ondisi kebenaran dari kalimat-kalimat yang mengaitkan suatu nilai kinematik atau dinamik pada suatu objek atom bergantung pada aparatus yang terlibat, sedemikian rupa sehingga kondisi kebenaran ini harus menyertakan referensi ke pengaturan eksperimen serta hasil aktual dari eksperimen tersebut.

Faye mencatat bahwa interpretasi Bohr tidak mengacu pada "runtuhnya fungsi gelombang selama pengukuran" (dan memang, ia tidak pernah menyebutkan gagasan ini). Sebaliknya, Bohr "menerima interpretasi statistik Born karena ia percaya bahwa fungsi-ψ hanya memiliki makna simbolis dan tidak mewakili sesuatu yang nyata". Karena bagi Bohr fungsi-ψ bukanlah representasi bergambar harfiah dari realitas, tidak mungkin ada keruntuhan nyata dari fungsi gelombang tersebut.

Poin yang banyak diperdebatkan dalam literatur mutakhir adalah apa yang diyakini Bohr tentang atom dan realitasnya serta apakah atom merupakan sesuatu yang lain daripada tampilannya. Beberapa pihak seperti Henry Folse berargumen bahwa Bohr melihat perbedaan antara fenomena yang diamati dan realitas transendental. Jan Faye tidak setuju dengan posisi ini dan menyatakan bahwa bagi Bohr, formalisme kuantum dan komplementaritas merupakan satu-satunya hal yang dapat kita katakan tentang dunia kuantum serta bahwa "tidak ada bukti lebih lanjut dalam tulisan-tulisan Bohr yang menunjukkan bahwa Bohr akan mengaitkan sifat keadaan intrinsik yang independen dari pengukuran pada objek-objek atom [...] di samping sifat-sifat klasik yang dimanifestasikan dalam pengukuran."

Pada April 1940, di awal Perang Dunia Kedua, Jerman Nazi menginvasi dan menduduki Denmark. Untuk mencegah pihak Jerman menemukan medali emas Nobel milik Max von Laue dan James Franck, Bohr meminta de Hevesy melarutkannya dalam air raja. Dalam bentuk ini, larutan tersebut disimpan di sebuah rak di Institut hingga perang berakhir, ketika emasnya diendapkan kembali dan medalinya dicetak ulang oleh Yayasan Nobel. Medali milik Bohr sendiri telah disumbangkan ke sebuah lelang untuk Dana Bantuan Finlandia dan dilelang pada Maret 1940, bersama dengan medali milik August Krogh. Pembeli tersebut kemudian menyumbangkan kedua medali itu ke Museum Sejarah Denmark di Kastel Frederiksborg, tempat medali-medali tersebut masih disimpan hingga kini, meskipun medali Bohr sempat dibawa ke luar angkasa oleh Andreas Mogensen di ISS Expedition 70 pada tahun 2023–2024.

Bohr tetap menjalankan Institut tersebut, tetapi seluruh ilmuwan asing telah pergi.

Pertemuan dengan Heisenberg

Bohr menyadari kemungkinan penggunaan uranium-235 untuk membuat bom atom dengan menyebutkannya dalam kuliah-kuliah di Britania dan Denmark sesaat sebelum dan setelah perang dimulai, tetapi ia tidak percaya bahwa ekstraksi uranium-235 dalam jumlah yang cukup layak dilakukan secara teknis. Pada September 1941, Heisenberg, yang telah menjadi kepala proyek energi nuklir Jerman, mengunjungi Bohr di Kopenhagen. Selama pertemuan ini, kedua pria tersebut berbincang secara pribadi di luar ruangan. Isi dari perbincangan mereka memicu banyak spekulasi karena keduanya memberikan keterangan yang berbeda. Menurut Heisenberg, ia mulai membahas energi nuklir, moralitas, dan perang. Bohr tampaknya bereaksi terhadap hal tersebut dengan mengakhiri percakapan secara tiba-tiba tanpa memberikan petunjuk kepada Heisenberg mengenai pendapatnya sendiri. Ivan Supek, salah satu mahasiswa sekaligus teman Heisenberg, mengklaim bahwa topik utama pertemuan tersebut adalah Carl Friedrich von Weizsäcker, yang telah mengusulkan upaya untuk membujuk Bohr agar memediasi perdamaian antara Britania dan Jerman.

Pada tahun 1957, Heisenberg menulis surat kepada Robert Jungk, yang saat itu sedang mengerjakan buku '. Heisenberg menjelaskan bahwa ia mengunjungi Kopenhagen untuk menyampaikan pandangan dari beberapa ilmuwan Jerman kepada Bohr, bahwa produksi senjata nuklir dapat dilakukan dengan upaya keras dan hal ini menimbulkan tanggung jawab yang sangat besar bagi para ilmuwan dunia di kedua belah pihak. Ketika Bohr melihat penggambaran Jungk dalam terjemahan bahasa Denmark dari buku tersebut, ia menyusun draf surat (tetapi tidak pernah dikirimkan) kepada Heisenberg. Draf tersebut menyatakan bahwa ia sangat tidak setuju dengan penjelasan Heisenberg mengenai pertemuan tersebut, bahwa ia mengingat kunjungan Heisenberg bertujuan untuk mendorong kerja sama dengan Nazi yang pasti akan menang, dan bahwa ia terkejut karena Jerman tengah mengupayakan pembuatan senjata nuklir di bawah kepemimpinan Heisenberg.

Drama tahun 1998 karya Michael Frayn yang berjudul Copenhagen mengeksplorasi apa yang mungkin telah terjadi dalam pertemuan tahun 1941 antara Heisenberg dan Bohr. Sebuah versi film televisi dari drama tersebut oleh BBC pertama kali ditayangkan pada 26 September 2002 dengan Stephen Rea sebagai Bohr. Seiring dengan perilisan surat-surat Bohr di kemudian hari, drama ini dikritik oleh para sejarawan karena dianggap sebagai "penyederhanaan yang sangat berlebihan dan penyimpangan dari keseimbangan moral yang sebenarnya" akibat mengadopsi perspektif yang pro-Heisenberg.

Pertemuan yang sama sebelumnya telah didramatisasikan oleh seri dokumenter sains BBC, Horizon, pada tahun 1992 dengan Anthony Bate sebagai Bohr dan Philip Anthony sebagai Heisenberg. Pertemuan tersebut juga didramatisasikan dalam miniseri Norwegia, Denmark, dan Britania yang berjudul The Heavy Water War.

Ketika berita tentang pelarian Bohr mencapai Britania, Lord Cherwell mengirimkan telegram kepada Bohr yang memintanya untuk datang ke Britania. Bohr tiba di Skotlandia pada 6 Oktober dengan sebuah de Havilland Mosquito yang dioperasikan oleh British Overseas Airways Corporation (BOAC). Pesawat Mosquito merupakan pesawat pengebom berkecepatan tinggi tanpa senjata yang telah dikonversi untuk mengangkut kargo kecil yang berharga atau penumpang penting. Dengan terbang pada kecepatan dan ketinggian tinggi, pesawat ini dapat melintasi Norwegia yang diduduki Jerman, tetapi tetap menghindari pesawat tempur Jerman. Bohr, yang dilengkapi dengan parasut, pakaian penerbangan, dan masker oksigen, menghabiskan penerbangan selama tiga jam tersebut dengan berbaring di atas kasur di dalam kompartemen bom pesawat. Selama penerbangan, Bohr tidak mengenakan helm penerbangannya karena terlalu kecil, sehingga ia tidak mendengar instruksi interkom pilot untuk menyalakan pasokan oksigennya ketika pesawat menanjak ke ketinggian tinggi untuk terbang di atas Norwegia. Ia pingsan akibat kekurangan oksigen dan baru sadar kembali ketika pesawat turun ke ketinggian yang lebih rendah di atas Laut Utara. Putra Bohr, Aage, menyusul ayahnya ke Britania dengan penerbangan lain seminggu kemudian dan menjadi asisten pribadinya.

Bohr diterima dengan hangat oleh James Chadwick dan Sir John Anderson, tetapi demi alasan keamanan Bohr disembunyikan dari publik. Ia diberi sebuah apartemen di St James's Palace dan sebuah kantor bersama tim pengembangan senjata nuklir Britania, Tube Alloys. Bohr merasa takjub dengan besarnya kemajuan yang telah dicapai. Chadwick mengatur agar Bohr mengunjungi Amerika Serikat sebagai konsultan Tube Alloys, dengan Aage sebagai asistennya. Pada 8 Desember 1943, Bohr tiba di Washington, D.C., tempat ia bertemu dengan direktur Proyek Manhattan, Brigadir Jenderal Leslie R. Groves Jr. Ia mengunjungi Einstein dan Pauli di Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey, serta pergi ke Los Alamos di New Mexico, tempat senjata nuklir sedang dirancang. Demi alasan keamanan, ia menggunakan nama "Nicholas Baker" di Amerika Serikat, sedangkan Aage menjadi "James Baker". Pada Mei 1944, surat kabar perlawanan Denmark De frie Danske melaporkan bahwa mereka mengetahui bahwa 'putra terkenal Denmark Profesor Niels Bohr' pada Oktober tahun sebelumnya telah melarikan diri dari negaranya melalui Swedia ke London dan dari sana melakukan perjalanan ke Moskow, tempat ia diasumsikan mendukung upaya perang.

Bohr tidak menetap di Los Alamos, melainkan melakukan serangkaian kunjungan yang diperpanjang selama dua tahun berikutnya. Robert Oppenheimer mengakui peran Bohr yang bertindak "sebagai sosok ayah ilmiah bagi para pria yang lebih muda", terutama Richard Feynman. Bohr dikutip mengatakan, "Mereka tidak membutuhkan bantuan saya untuk membuat bom atom." Oppenheimer memberikan penghargaan kepada Bohr atas kontribusi pentingnya dalam pengerjaan inisiator neutron termodulasi. "Perangkat ini tetap menjadi teka-teki yang sulit dipecahkan," catat Oppenheimer, "tetapi pada awal Februari 1945 Niels Bohr memperjelas apa yang harus dilakukan."

Bohr menyadari sejak awal bahwa senjata nuklir akan mengubah hubungan internasional. Pada April 1944, ia menerima sebuah surat dari Pyotr Kapitsa yang ditulis beberapa bulan sebelumnya ketika Bohr berada di Swedia, yang mengundangnya untuk datang ke Uni Soviet. Surat tersebut meyakinkan Bohr bahwa Uni Soviet mengetahui proyek Anglo-Amerika dan akan berupaya keras untuk mengejarnya. Ia mengirimkan jawaban yang tidak mengikat kepada Kapitza, yang ia tunjukkan terlebih dahulu kepada otoritas di Britania sebelum dikirimkan. Bohr bertemu Churchill pada 16 Mei 1944, tetapi mendapati bahwa "kami tidak berbicara dengan bahasa yang sama". Churchill tidak setuju dengan gagasan keterbukaan terhadap orang-orang Rusia, sampai-sampai ia menulis dalam sebuah surat: "Menurut saya Bohr harus ditahan atau setidaknya disadarkan bahwa ia sudah sangat dekat dengan batas kejahatan yang mematikan."

Oppenheimer menyarankan agar Bohr mengunjungi Presiden Franklin D. Roosevelt untuk meyakinkannya bahwa Proyek Manhattan harus dibagikan kepada pihak Soviet dengan harapan dapat mempercepat hasilnya. Sahabat Bohr, Hakim Agung Felix Frankfurter, memberi tahu Presiden Roosevelt tentang pandangan Bohr dan sebuah pertemuan di antara mereka berlangsung pada 26 Agustus 1944. Roosevelt menyarankan agar Bohr kembali ke Britania Raya untuk mencoba mendapatkan persetujuan Britania. Ketika Churchill dan Roosevelt bertemu di Hyde Park pada 19 September 1944, mereka menolak gagasan untuk menginformasikan proyek tersebut kepada dunia dan aide-mémoire dari percakapan mereka memuat klausul tambahan bahwa "penyelidikan harus dilakukan mengenai aktivitas Profesor Bohr dan langkah-langkah yang diambil untuk memastikan bahwa ia tidak bertanggung jawab atas kebocoran informasi apa pun, terutama kepada orang-orang Rusia".

Pada Juni 1950, Bohr menyampaikan sebuah "Surat Terbuka" kepada Perserikatan Bangsa-Bangsa yang menyerukan kerja sama internasional dalam bidang energi nuklir. Pada dekade 1950-an, setelah uji coba senjata nuklir pertama Uni Soviet pada tahun 1949, Badan Energi Atom Internasional dibentuk sesuai dengan garis besar saran Bohr. Pada tahun 1957, ia menerima Atoms for Peace Award yang pertama kali diberikan.

Tahun-tahun terakhir

Setelah berakhirnya perang, Bohr kembali ke Kopenhagen pada 25 Agustus 1945 dan terpilih kembali sebagai Presiden Akademi Sains dan Sastra Kerajaan Denmark pada 21 September. Dalam sebuah pertemuan peringatan Akademi pada 17 Oktober 1947 untuk Raja Christian X yang mangkat pada bulan April, raja yang baru, Frederik IX, mengumumkan bahwa ia menganugerahkan Order of the Elephant kepada Bohr. Penghargaan ini biasanya hanya dianugerahkan kepada anggota kerajaan dan kepala negara, tetapi raja menyatakan bahwa penghargaan tersebut tidak hanya menghormati Bohr secara pribadi, melainkan juga sains Denmark. Bohr merancang lambang kebesarannya sendiri yang menampilkan sebuah taijitu (simbol yin dan yang) serta semboyan dalam bahasa Latin , "hal-hal yang berlawanan bersifat saling melengkapi".

Perang Dunia Kedua menunjukkan bahwa sains, dan khususnya fisika, kini memerlukan sumber daya finansial dan material yang besar. Untuk menghindari "kebocoran otak" ke Amerika Serikat, dua belas negara Eropa bersatu untuk mendirikan CERN, sebuah organisasi penelitian yang meniru laboratorium nasional di Amerika Serikat yang dirancang untuk melaksanakan proyek Sains Besar di luar kemampuan sumber daya masing-masing negara secara mandiri. Pertanyaan segera muncul mengenai lokasi terbaik untuk fasilitas tersebut. Bohr dan Kramers merasa bahwa Institut di Kopenhagen akan menjadi lokasi yang ideal. Pierre Auger, yang mengorganisasi diskusi pendahuluan, tidak setuju; ia merasa bahwa Bohr dan Institutnya telah melewati masa kejayaan mereka dan kehadiran Bohr akan membayangi orang lain. Setelah perdebatan panjang, Bohr menyatakan dukungannya kepada CERN pada Februari 1952 dan Jenewa terpilih sebagai lokasinya pada Oktober. Grup Teori CERN berbasis di Kopenhagen sampai akomodasi baru mereka di Jenewa siap pada tahun 1957. Victor Weisskopf, yang kemudian menjadi Direktur Jenderal CERN, merangkum peran Bohr dengan mengatakan bahwa "ada tokoh-tokoh lain yang memulai dan mencetuskan gagasan tentang CERN. Namun, antusiasme dan gagasan dari orang-orang lain tersebut tidak akan cukup jika seorang pria dengan kaliber seperti dirinya tidak mendukungnya."

Sementara itu, negara-negara Skandinavia mendirikan Institut Fisika Teoretis Nordik pada tahun 1957 dengan Bohr sebagai ketuanya. Ia juga terlibat dalam pendirian Lembaga Penelitian Risø dari Komisi Energi Atom Denmark dan menjabat sebagai ketua pertamanya sejak Februari 1956.

Bohr meninggal dunia akibat gagal jantung pada 18 November 1962 di kediamannya di Carlsberg, Kopenhagen. Ia dikremasi dan abunya dimakamkan di petak keluarga di Pemakaman Assistens di kawasan Nørrebro, Kopenhagen, bersama dengan abu kedua orang tuanya, saudaranya Harald, dan putranya Christian. Bertahun-tahun kemudian, abu jenazah istrinya juga dimakamkan di tempat yang sama. Pada 7 Oktober 1965, tepat pada hari yang seharusnya menjadi ulang tahunnya yang ke-80, Institut Fisika Teoretis di Universitas Kopenhagen secara resmi berganti nama menjadi nama yang telah disematkan secara tidak resmi selama bertahun-tahun: Institut Niels Bohr.

Pengakuan

Penghargaan

Tahun	Organisasi	Penghargaan	Kutipan
1921	Royal Society	Medali Hughes	"Atas penelitiannya dalam fisika teoretis."
1922	Akademi Sains Kerajaan Swedia	Hadiah Nobel Fisika	"Atas jasanya dalam penyelidikan struktur atom dan radiasi yang dipancarkan darinya."
1923	Accademia dei XL	Medali Matteucci	—
1926	Institut Franklin	Medali Franklin	"Atas kontribusinya pada mekanika struktur atom dan teori asal-usul garis spektrum."
1930	Royal Society of Chemistry	Faraday Lectureship Prize	—
1930	Masyarakat Fisika Jerman	Medali Max Planck	—
1938	Royal Society	Medali Copley	"Sebagai pengakuan atas karyanya yang terkemuka dalam pengembangan teori kuantum struktur atom."
1957	—	Atoms for Peace Award	—
1961	Universitas Kopenhagen	Penghargaan Sonning	—

Keanggotaan

Tahun	Organisasi	Jenis
1923	Akademi Kesenian dan Ilmu Pengetahuan Kerajaan Belanda	Anggota Asing
1925	National Academy of Sciences	Anggota Internasional
1926	Royal Society	Anggota Asing
1940	American Philosophical Society	Anggota Internasional
1945	American Academy of Arts and Sciences	Anggota Kehormatan Internasional
1950	Akademi Jepang	Anggota Kehormatan

Peringatan

Peringatan 50 tahun model Bohr dirayakan di Denmark pada 21 November 1963 dengan prangko yang menggambarkan Bohr, atom hidrogen, dan rumus perbedaan antara dua tingkat energi hidrogen: Gagal mengurai (kesalahan sintaks): {\displaystyle h\ u = \\epsilon_2 - \\epsilon_1} . Beberapa negara lain juga telah menerbitkan prangko yang menggambarkan Bohr. Pada tahun 1997, Bank Nasional Denmark mulai mengedarkan uang kertas 500 krona yang menampilkan potret Bohr sedang merokok pipa. Pada 7 Oktober 2012, hari ulang tahun Bohr dirayakan dalam sebuah Google Doodle yang menggambarkan model Bohr untuk atom hidrogen. Sebuah asteroid, 3948 Bohr, dinamai menurut namanya, demikian pula kawah bulan Bohr, dan bohrium, unsur kimia dengan nomor atom 107, sebagai pengakuan atas karyanya mengenai struktur atom.

Lihat pula

• Paradoks Einstein–Podolsky–Rosen

Sumber

• • Excerpted from:
• (Previously published by John Wiley & Sons in 1964)

Bacaan lanjutan

• Bohr's researches on reaction times.

Pranala luar

• Arsip Niels Bohr
• Profil penulis di dalam basis data zbMATH
• termasuk Ceramah Nobel, 11 Desember 1922 Struktur Atom
• Oral history interview transcript for Niels Bohr on 31 October 1962, American Institute of Physics, Niels Bohr Library & Archives – wawancara yang dilakukan oleh Thomas S. Kuhn, Leon Rosenfeld, Erik Rudinger, dan Aage Petersen.
  • 1 November 1962
  • 7 November 1962
  • 14 November 1962
  • 17 November 1962

Sumber dan atribusi

Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 29572541 (2026-08-13T15:16:50Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Gambar pada artikel ini bersumber dari Wikimedia Commons dan mengikuti ketentuan lisensi masing-masing berkas. Mohon gunakan konten dan media secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.