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Niels Bohr

Niels Bohr
Niels Bohr

Physicien danois (Copenhague 1885-Copenhague 1962).

Issu d'une famille de la haute bourgeoisie danoise, Niels Bohr, deuxième enfant d'une fratrie de trois, bénéficie d'une très bonne éducation et grandit dans un milieu intellectuel favorable à l'éclosion des talents (son jeune frère Harald deviendra un brillant mathématicien). Son père, professeur de physiologie à l'université de Copenhague, étudie les processus physiques sous-jacents aux fonctions physiologiques. À son contact, Niels se familiarise avec la physique expérimentale, tout en s'initiant à la réflexion épistémologique. À son entrée à l'université, il entreprend des études de physique.

En 1906, son premier travail de recherche, sur la tension superficielle de l'eau, lui vaut la médaille d'or de l'Académie des sciences du Danemark. En 1911, il soutient sa thèse de doctorat, sur la théorie électronique des métaux, dans laquelle il met en évidence l'incapacité de la physique classique à décrire le comportement de la matière à l'échelle atomique. L'année suivante, il rejoint le laboratoire d'Ernest Rutherford, à Manchester. C'est là qu'en 1913 il élabore une théorie de la structure de l'atome qui rompt radicalement avec les conceptions classiques et ouvre la voie aux idées nouvelles. Intégrant à la fois le modèle d'atome planétaire de Rutherford et la théorie des quanta de Max Planck, Bohr suppose que, dans un atome, les électrons gravitent autour du noyau sur des orbites stables correspondant à des niveaux d'énergie spécifiés. Le passage d'un électron d'un niveau à un autre produit l'émission ou l'absorption d'une radiation caractéristique de l'élément chimique considéré. Cette théorie, souvent appelée modèle ou atome de Bohr, rend compte de la stabilité de l'atome ainsi que de ses propriétés d'émission et d'absorption de rayonnement. Son retentissement est considérable. Elle vaut à son auteur le prix Nobel de physique en 1922.

De retour au Danemark, Bohr est nommé en 1916 professeur de physique à l'université de Copenhague. Celle-ci crée spécialement pour lui un Institut de physique théorique, qui ouvre ses portes en 1921 et qu'il dirigera jusqu'à sa mort. Sous son impulsion, ce laboratoire deviendra rapidement un centre réputé, où séjourneront nombre de jeunes physiciens aux talents prometteurs, comme Wolfgang Pauli ou Werner Heisenberg.

Pour résoudre les difficultés épistémologiques posées par la théorie quantique naissante, Bohr établit deux principes, le « principe de correspondance », qui établit un lien entre les notions classiques et les notions quantiques, et le « principe de complémentarité », d'après lequel un objet quantique peut, selon les conditions expérimentales, être décrit soit en termes d'ondes, soit en termes de particules. Ce point de vue épistémologique, connu sous le nom d'« interprétation de Copenhague », a longtemps prévalu malgré l'opposition manifestée par Einstein lors de discussions restées célèbres.

La mécanique quantique alimenta une longue controverse entre Bohr et Einstein. Einstein estimait qu'une théorie scientifique ne doit pas être jugée à l'aune de sa seule efficacité, mais qu'elle doit aussi donner une indication sur la structure même du réel. À ses yeux, la mécanique quantique offrait de ce point de vue un caractère incomplet. Bohr arguait, au contraire, que la seule chose qu'une théorie physique puisse décrire, ce n'est pas une réalité prétendument objective, mais des phénomènes incluant dans leur définition le contexte expérimental qui les rend manifestes : la réalité est indissociable de la mesure. « Dieu ne joue pas aux dés ! » s'indignait Einstein, pour signifier son refus d'adhérer à la conception probabiliste de la réalité introduite par la mécanique quantique. Et Bohr de lui rétorquer : « Qui êtes-vous, Einstein, pour dire à Dieu ce qu'il doit faire ? » Depuis le début des années 1980, on a pu expérimentalement prouver qu'Einstein avait tort.

Dans les années 1930, Bohr se consacre principalement à l'étude du noyau atomique et participe à la compréhension du phénomène de fission nucléaire. Dans le modèle qu'il propose, le noyau est un mélange homogène de nucléons qui s'agitent de manière chaotique ; telle une goutte liquide, il est capable de se scinder s'il absorbe de la matière supplémentaire, donc de l'énergie. En 1939, Bohr explique par des arguments théoriques pourquoi l'uranium 235 est fissile par des neutrons lents, contrairement à l'uranium 238.

En 1943, contraint de fuir le Danemark pour échapper aux nazis (en raison des origines juives de sa mère), il rejoint les États-Unis, où il participe à la fabrication des premières bombes atomiques, à Los Alamos. Il regagne son pays en 1945 pour y poursuivre ses recherches. Jusqu'à sa mort, en 1962, il militera en faveur d'une utilisation pacifique de l'énergie nucléaire.