Нилс Бор
gigatos | март 3, 2022
Резюме
Нилс Хенрик Давид Бор (7 октомври 1885 г. – 18 ноември 1962 г.) е датски физик, който има фундаментален принос за разбирането на атомната структура и квантовата теория, за което получава Нобелова награда за физика през 1922 г. Бор също така е философ и популяризатор на научните изследвания.
Бор разработва модела на атома на Бор, в който предлага енергийните нива на електроните да са дискретни и електроните да се въртят в стабилни орбити около атомното ядро, но да могат да преминават от едно енергийно ниво (орбита) в друго. Въпреки че моделът на Бор е заменен от други модели, основните му принципи остават валидни. Той замисля принципа на комплементарността: че елементите могат да бъдат анализирани поотделно от гледна точка на противоречиви свойства, като например да се държат като вълна или поток от частици. Понятието за комплементарност доминира в мисленето на Бор както в науката, така и във философията.
Бор основава Института по теоретична физика към Университета в Копенхаген, известен днес като Институт „Нилс Бор“, който е открит през 1920 г. Бор е бил наставник и си е сътрудничил с физици като Ханс Крамерс, Оскар Клайн, Джордж де Хевези и Вернер Хайзенберг. Той предсказва съществуването на нов циркониевоподобен елемент, който е наречен хафний, по латинското име на Копенхаген, където е открит. По-късно на негово име е наречен елементът бохрий.
През 30-те години на миналия век Бор помага на бежанци от нацизма. След като Дания е окупирана от германците, той има известна среща с Хайзенберг, който става ръководител на германския проект за ядрено оръжие. През септември 1943 г. до Бор достига вестта, че ще бъде арестуван от германците, и той бяга в Швеция. Оттам е транспортиран със самолет до Великобритания, където се присъединява към британския проект за ядрени оръжия „Tube Alloys“ и е част от британската мисия в проекта „Манхатън“. След войната Бор призовава за международно сътрудничество в областта на ядрената енергия. Участва в създаването на ЦЕРН и на Изследователския институт в Рисо към Датската комисия по атомна енергия, а през 1957 г. става първият председател на Северния институт по теоретична физика.
Бор се обучава в латинското училище в Гамелхолм, когато е на седем години. През 1903 г. Бор се записва за студент в Копенхагенския университет. Специалността му е физика, която изучава под ръководството на професор Кристиан Кристиансен, единственият професор по физика в университета по това време. Учи също астрономия и математика при професор Торвалд Тиле и философия при професор Харалд Хьофинг, приятел на баща му.
През 1905 г. Кралската датска академия на науките и писмеността спонсорира конкурс за златен медал за изследване на метод за измерване на повърхностното напрежение на течности, предложен от лорд Рейли през 1879 г. Това включва измерване на честотата на колебание на радиуса на водна струя. Бор провежда серия от експерименти, като използва лабораторията на баща си в университета; самият университет не разполага с лаборатория по физика. За да осъществи експериментите си, той трябвало сам да изработи стъклени съдове, като създаде епруветки с необходимото елиптично сечение. Той надхвърля първоначалната задача, като внася подобрения както в теорията на Рейли, така и в своя метод, като взема предвид вискозитета на водата и работи с крайни амплитуди, а не само с безкрайно малки. Есето му, което той подава в последния момент, печели наградата. По-късно той представя подобрена версия на статията на Кралското дружество в Лондон за публикуване във „Философски трудове на Кралското дружество“.
През 1910 г. Бор се запознава с Маргрете Ньорлунд, сестра на математика Нилс Ерик Ньорлунд. На 16 април 1912 г. Бор се отказва от членството си в Датската църква, а на 1 август двамата с Маргрете сключват граждански брак в кметството на Слагелсе. Години по-късно брат му Харалд също напуска църквата, преди да се ожени. Най-възрастният, Кристиан, умира при инцидент с лодка през 1934 г., а другият, Харалд, умира от менингит в детска възраст. Ааге Бор става успешен физик и през 1975 г. е удостоен с Нобелова награда за физика, подобно на баща си. Ханс е инженер-химик, а Ернест – адвокат. Подобно на чичо си Харалд, Ернест Бор става олимпийски спортист, като играе хокей на трева за Дания на Летните олимпийски игри в Лондон през 1948 г.
През септември 1911 г. Бор, подпомогнат от стипендия на фондация „Карлсберг“, заминава за Англия, където се извършва по-голямата част от теоретичната работа върху структурата на атомите и молекулите. Той се запознава с Джей Джей Томсън от Кавендишката лаборатория и Тринити Колидж, Кеймбридж. Посещава лекциите по електромагнетизъм на Джеймс Джийнс и Джоузеф Лармор и прави някои изследвания върху катодните лъчи, но не успява да впечатли Томсън. Той има по-голям успех при по-млади физици като австралиеца Уилям Лорънс Браг и новозеландеца Ърнест Ръдърфорд, чийто модел на атома с малко централно ядро на Ръдърфорд от 1911 г. оспорва модела на Томсън от 1904 г. за сливовия пудинг. Бор получава покана от Ръдърфорд за постдокторска работа в Манчестърския университет „Виктория“, където Бор се запознава с Джордж де Хевези и Чарлз Галтън Дарвин (когото Бор нарича „внук на истинския Дарвин“).
Планетарните модели на атомите не са нови, но третирането им от Бор е ново. Вземайки за отправна точка статията на Дарвин от 1912 г. за ролята на електроните във взаимодействието на алфа частиците с ядрото, той развива теорията за електроните, които се движат в орбити на квантизирани „стационарни състояния“ около ядрото на атома, за да стабилизират атома, но едва в статията си от 1921 г. той показва, че химичните свойства на всеки елемент се определят до голяма степен от броя на електроните във външните орбити на неговите атоми. Той въвежда идеята, че електронът може да падне от орбита с по-висока енергия на по-ниска, като в този процес излъчва квант дискретна енергия. Това станало основа на известната днес като стара квантова теория.
През 1885 г. Йохан Балмер създава своята серия на Балмер, за да опише видимите спектрални линии на водородния атом:
където λ е дължината на вълната на погълнатата или излъчената светлина, а RH е константата на Ридберг. Формулата на Балмър е потвърдена чрез откриването на допълнителни спектрални линии, но в продължение на тридесет години никой не може да обясни защо тя работи. В първата статия от трилогията си Бор успява да я изведе от своя модел:
където me е масата на електрона, e е неговият заряд, h е константата на Планк, а Z е атомният номер на атома (1 за водорода).
Първото препятствие пред модела е поредицата на Пикеринг – линии, които не отговарят на формулата на Балмър. Когато Алфред Фаулър го оспорва, Бор отговаря, че те се дължат на йонизиран хелий – хелиеви атоми само с един електрон. Установено е, че моделът на Бор работи и за такива йони. Много от по-старите физици, като Томсън, Рейли и Хендрик Лоренц, не харесват трилогията, но по-младото поколение, включително Ръдърфорд, Дейвид Хилбърт, Алберт Айнщайн, Енрико Ферми, Макс Борн и Арнолд Зомерфелд, я смятат за пробив. Приемането на трилогията се дължи изцяло на способността ѝ да обяснява явления, които затрудняваха други модели, и да предсказва резултати, които впоследствие бяха потвърдени чрез експерименти. Днес моделът на атома на Бор е изместен, но все още е най-известният модел на атома, тъй като често се появява в учебниците по физика и химия в средните училища.
Бор не обича да преподава на студенти по медицина. Той решава да се върне в Манчестър, където Ръдърфорд му предлага работа като лектор на мястото на Дарвин, чийто мандат е изтекъл. Бор приема. Взема си отпуск от университета в Копенхаген, който започва с почивка в Тирол с брат си Харалд и леля си Хана Адлер. Там посещава университета в Гьотинген и университета „Лудвиг Максимилиан“ в Мюнхен, където се запознава със Зомерфелд и провежда семинари по трилогията. Докато са в Тирол, избухва Първата световна война, което значително усложнява пътуването обратно до Дания и последвалото пътуване на Бор с Маргрете до Англия, където пристига през октомври 1914 г. Остават там до юли 1916 г., когато Боре вече е назначен за ръководител на катедрата по теоретична физика в Копенхагенския университет – длъжност, създадена специално за него. По същото време доцентурата му е премахната, така че той все още трябва да преподава физика на студентите по медицина. Новите професори бяха официално представени на крал Кристиан X, който изрази радостта си от срещата с толкова известен футболист.
Институт по физика
През април 1917 г. Бор започва кампания за създаване на Институт по теоретична физика. Той получава подкрепата на датското правителство и фондация „Карлсберг“, а значителни вноски са направени и от промишлеността и частни дарители, много от които евреи. През ноември 1918 г. е приет закон за създаване на института. Известен вече като Институт „Нилс Бор“, той е открит на 3 март 1921 г., а Бор е негов директор. Семейството му се премества в апартамент на първия етаж. През 20-те и 30-те години на ХХ век институтът на Бор служи като средище на изследователите на квантовата механика и свързаните с нея теми, като повечето от най-известните физици теоретици в света прекарват известно време в неговата компания. Сред първите пристигнали са Ханс Крамерс от Нидерландия, Оскар Клайн от Швеция, Джордж де Хевези от Унгария, Войчех Рубинович от Полша и Свейн Роселанд от Норвегия. Бор става широко ценен като техен любезен домакин и изтъкнат колега. Клайн и Роселанд подготвят първата публикация на института още преди откриването му.
Моделът на Бор работи добре за водорода и йонизирания с един електрон хелий, което впечатлява Айнщайн, но не може да обясни по-сложните елементи. Към 1919 г. Бор се отдалечава от идеята, че електроните обикалят около ядрото, и разработва евристични методи за тяхното описание. Редкоземните елементи представляват особен проблем за класификацията на химиците, тъй като са много сходни в химично отношение. Важно развитие настъпва през 1924 г., когато Волфганг Паули открива принципа на изключване на Паули, който поставя моделите на Бор на стабилна теоретична основа. Тогава Бор може да заяви, че все още неоткритият елемент 72 не е редкоземен елемент, а елемент с химични свойства, подобни на тези на циркония. (От 1871 г. насам елементите са били предсказвани и откривани по химични свойства ) и Бор веднага е оспорен от френския химик Жорж Урбен, който твърди, че е открил редкоземен елемент 72, който нарича „целций“. В Института в Копенхаген Дирк Костер и Джордж дьо Хевези се заемат с предизвикателството да докажат, че Бор е прав, а Урбан греши. Започването с ясна представа за химичните свойства на неизвестния елемент значително опростява процеса на търсене. Те преглеждат проби от Копенхагенския музей по минералогия в търсене на елемент, подобен на цирконий, и скоро го откриват. Елементът, който те нарекли хафний (Хафния е латинското име на Копенхаген), се оказал по-разпространен от златото.
През 1922 г. Бор получава Нобелова награда за физика „за заслугите си в изследването на структурата на атомите и на излъчваното от тях лъчение“. По този начин наградата признава както трилогията, така и неговата ранна водеща работа в нововъзникващата област на квантовата механика. В своята Нобелова лекция Бор прави подробен преглед на тогавашните познания за структурата на атома, включително на формулирания от него принцип на съответствието. Той гласи, че поведението на системите, описани от квантовата теория, възпроизвежда класическата физика в границата на големите квантови числа.
Откритието на Комптъновото разсейване, направено от Артър Холи Комптън през 1923 г., убеждава повечето физици, че светлината се състои от фотони и че енергията и импулсът се запазват при сблъсъците между електрони и фотони. През 1924 г. Бор, Крамерс и Джон К. Слейтър, американски физик, работещ в Института в Копенхаген, предлагат теорията на Бор-Крамерс-Слейтър (BKS). Тя е по-скоро програма, отколкото пълноценна физична теория, тъй като разработените в нея идеи не са разработени количествено. Теорията на BKS се превръща в последния опит за разбиране на взаимодействието на материята и електромагнитното излъчване на базата на старата квантова теория, в която квантовите явления се разглеждат чрез налагане на квантови ограничения върху класическото вълново описание на електромагнитното поле.
Моделирането на поведението на атомите под въздействието на падащото електромагнитно лъчение с помощта на „виртуални осцилатори“ с честотите на поглъщане и излъчване, а не с (различните) видими честоти на орбитите на Бор, кара Макс Борн, Вернер Хайзенберг и Крамерс да изследват различни математически модели. Те доведоха до разработването на матричната механика – първата форма на съвременната квантова механика. Теорията на BKS също така предизвика дискусия и поднови вниманието към трудностите в основите на старата квантова теория. Най-провокативният елемент на BKS – че импулсът и енергията не се запазват непременно при всяко взаимодействие, а само статистически – скоро се оказва в противоречие с експериментите, проведени от Валтер Боте и Ханс Гайгер. В светлината на тези резултати Бор съобщава на Дарвин, че „не ни остава нищо друго, освен да погребем нашите революционни усилия възможно най-почтено“.
Квантова механика
Въвеждането на спина от Джордж Уленбек и Самюел Гудсмит през ноември 1925 г. е крайъгълен камък. През следващия месец Бор заминава за Лайден, за да присъства на честванията на 50-годишнината от получаването на докторската степен на Хендрик Лоренц. Когато влакът му спира в Хамбург, той е посрещнат от Волфганг Паули и Ото Щерн, които го питат за мнението му относно теорията за спина. Бор изтъква, че има опасения относно взаимодействието между електроните и магнитните полета. Когато пристига в Лайден, Паули Еренфест и Алберт Айнщайн информират Бор, че Айнщайн е разрешил този проблем с помощта на теорията на относителността. След това Бор поръчва на Уленбек и Гудсмит да включат това в своята статия. Така, когато на връщане се среща с Вернер Хайзенберг и Паскуал Йордан в Гьотинген, той се превръща, по собствените му думи, в „пророк на евангелието на електронния магнит“.
Хайзенберг пристига в Копенхаген през 1924 г., след което се връща в Гьотинген през юни 1925 г. и скоро след това разработва математическите основи на квантовата механика. Когато показва резултатите си на Макс Борн в Гьотинген, Борн разбира, че те могат да бъдат изразени най-добре с помощта на матрици. Тази работа привлича вниманието на британския физик Пол Дирак, който през септември 1926 г. пристига в Копенхаген за шест месеца. Австрийският физик Ервин Шрьодингер също го посещава през 1926 г. Неговият опит да обясни квантовата физика с класически термини, използвайки вълновата механика, впечатлява Бор, който смята, че той допринася „толкова много за математическата яснота и простота, че представлява гигантски напредък спрямо всички предишни форми на квантовата механика“.
Когато Крамерс напуска института през 1926 г., за да заеме мястото на професор по теоретична физика в университета в Утрехт, Бор урежда завръщането на Хайзенберг и заемането на мястото на Крамерс като лектор в университета в Копенхаген. От 1926 до 1927 г. Хайзенберг работи в Копенхаген като университетски преподавател и асистент на Бор.
Бор се убеждава, че светлината се държи както като вълни, така и като частици, а през 1927 г. експерименти потвърждават хипотезата на дьо Бройл, че материята (като електроните) също се държи като вълни. Той замисля философския принцип на комплементарността: че предметите могат да имат привидно взаимно изключващи се свойства, като например да бъдат вълна или поток от частици, в зависимост от експерименталната рамка. Той смята, че той не е напълно разбран от професионалните философи.
През февруари 1927 г. Хайзенберг разработва първата версия на принципа на неопределеността, като го представя с помощта на мисловен експеримент, при който електрон се наблюдава през микроскоп с гама-лъчи. Бор е недоволен от аргумента на Хайзенберг, тъй като той изисква само измерването да нарушава вече съществуващи свойства, а не по-радикалната идея, че свойствата на електрона изобщо не могат да се обсъждат извън контекста, в който са измерени. В доклад, представен на конференцията „Волта“ в Комо през септември 1927 г., Бор подчертава, че отношенията на неопределеност на Хайзенберг могат да бъдат изведени от класически съображения за разделителната способност на оптичните инструменти. Според Бор разбирането на истинското значение на комплементарността ще изисква „по-задълбочено изследване“. Айнщайн предпочита детерминизма на класическата физика пред вероятностната нова квантова физика, за която самият той е допринесъл. Философските въпроси, възникнали от новите аспекти на квантовата механика, се превърнаха в широко прочути теми на дискусии. През целия си живот Айнщайн и Бор водеха добронамерени спорове по тези въпроси.
През 1914 г. Карл Якобсен, наследник на пивоварната „Карлсберг“, завещава имението си за пожизнено ползване от датчанина, който има най-значим принос към науката, литературата или изкуството, като почетна резиденция (датски: Æresbolig). Първият обитател е Харалд Хьофдинг, а след смъртта му през юли 1931 г. Датската кралска академия на науките и литературата предоставя жилището на Бор. Той и семейството му се преместват там през 1932 г. На 17 март 1939 г. е избран за председател на Академията.
През 1929 г. феноменът на бета-разпадането подтиква Бор отново да предложи да се изостави законът за запазване на енергията, но хипотетичното неутрино на Енрико Ферми и последвалото през 1932 г. откриване на неутрона дават друго обяснение. Това подтиква Бор да създаде през 1936 г. нова теория за съставното ядро, която обяснява как неутроните могат да бъдат уловени от ядрото. В този модел ядрото може да се деформира като капка течност. Той работи върху нея с нов сътрудник – датския физик Фриц Калкар, който умира внезапно през 1938 г.
Откриването на ядреното делене от Ото Хан през декември 1938 г. (и теоретичното му обяснение от Лиза Майтнер) предизвиква силен интерес сред физиците. Бор донася новината в Съединените щати, където на 26 януари 1939 г. открива Петата вашингтонска конференция по теоретична физика заедно с Ферми. Когато Бор казал на Джордж Плачек, че по този начин са разрешени всички загадки на трансурановите елементи, Плачек му казал, че остава една: енергиите на неутронното улавяне на урана не съвпадат с тези на разпадането му. Бор се замислил за няколко минути и след това обявил на Плачек, Леон Розенфелд и Джон Уилър, че „разбрах всичко“. Въз основа на модела си на ядрото с течни капки Бор стига до заключението, че именно изотопът уран-235, а не по-разпространеният уран-238, е основният причинител на деленето с топлинни неутрони. През април 1940 г. Джон Р. Дънинг доказва, че Бор е бил прав. Междувременно Бор и Уилър разработват теоретично разглеждане, което публикуват през септември 1939 г. в статията „Механизъм на ядреното делене“.
Хайзенберг казва за Бор, че той е „преди всичко философ, а не физик“. Бор чете датския християнски философ екзистенциалист от XIX век Сьорен Киркегор. Ричард Роудс твърди в „Създаването на атомната бомба“, че Бор е повлиян от Киркегор чрез Хьофинг. През 1909 г. Бор изпраща на брат си книгата „Етапи по пътя на живота“ на Киркегор като подарък за рождения му ден. В приложеното писмо Бор пише: „Това е единственото нещо, което имам да изпратя вкъщи; но не вярвам, че ще е много лесно да се намери нещо по-добро … Дори смятам, че това е едно от най-възхитителните неща, които някога съм чел.“ Бор харесва езика и литературния стил на Киркегор, но споменава, че има известни несъгласия с философията на Киркегор. Някои от биографите на Бор предполагат, че това несъгласие се дължи на това, че Киркегор защитава християнството, докато Бор е атеист.
Съществуват спорове относно степента на влияние на Киркегор върху философията и науката на Бор. Дейвид Фаврхолдт твърди, че Киркегор е имал минимално влияние върху работата на Бор, приемайки изявлението на Бор за несъгласие с Киркегор за чиста монета, докато Ян Файе твърди, че човек може да не е съгласен със съдържанието на една теория, като същевременно приема нейните общи предпоставки и структура.
Квантова физика
Впоследствие се провеждат много дебати и дискусии относно възгледите на Бор и философията на квантовата механика. Що се отнася до онтологичната интерпретация на квантовия свят, Бор е разглеждан като антиреалист, инструменталист, феноменологичен реалист или друг вид реалист. Освен това, въпреки че някои смятат Бор за субективист или позитивист, повечето философи са съгласни, че това е погрешно разбиране на Бор, тъй като той никога не е защитавал верификационизма или идеята, че субектът има пряко влияние върху резултата от измерването.
Бор често е цитиран да казва, че „няма квантов свят“, а само „абстрактно квантово физическо описание“. Това не е казано от Бор, а по-скоро от Ааге Петерсен, който се опитва да обобщи философията на Бор в спомени след смъртта му. Н. Дейвид Мермин си спомня как Виктор Вайскопф заявява, че Бор не би казал нищо подобно, и възкликва: „Срам за Ааге Петерсен, че е сложил тези нелепи думи в устата на Бор!“
Много учени твърдят, че философията на Имануел Кант е оказала силно влияние върху Бор. Подобно на Кант, Бор смята, че разграничаването на опита на субекта от обекта е важно условие за постигане на познание. Това може да стане само чрез използването на каузални и пространствено-времеви понятия за описание на опита на субекта. Така, според Ян Файе, Бор смята, че именно благодарение на „класическите“ понятия като „пространство“, „положение“, „време“, „причинност“ и „импулс“ може да се говори за обекти и тяхното обективно съществуване. Бор смята, че основните понятия като „време“ са вградени в нашия обикновен език и че понятията на класическата физика са само тяхно усъвършенстване. Затова за Бор е необходимо да използваме класически понятия, за да опишем експериментите, които се отнасят до квантовия свят. Бор пише:
От решаващо значение е да се признае, че колкото и явленията да надхвърлят обхвата на класическото физическо обяснение, обяснението на всички доказателства трябва да бъде изразено с класически термини. Аргументът е просто, че под думата „експеримент“ се има предвид ситуация, в която можем да разкажем на другите какво сме направили и какво сме научили, и че следователно разказът за експерименталното устройство и за резултатите от наблюденията трябва да бъде изразен на недвусмислен език с подходящо прилагане на терминологията на класическата физика (APHK, стр. 39).
условията за истинност на изреченията, приписващи определена кинематична или динамична стойност на атомен обект, зависят от съответния апарат по такъв начин, че тези условия за истинност трябва да включват позоваване на експерименталната постановка, както и на действителния резултат от експеримента.
Фей отбелязва, че в тълкуването на Бор не се споменава „колапс на вълновата функция по време на измерванията“ (и всъщност той никога не е споменавал тази идея). Вместо това Бор „приема статистическата интерпретация на Борн, защото вярва, че ψ-функцията има само символично значение и не представлява нищо реално“. Тъй като за Бор ψ-функцията не е буквално картинно представяне на реалността, не може да има реален колапс на вълновата функция.
Много дискутиран въпрос в последната литература е какво е смятал Бор за атомите и тяхната реалност и дали те са нещо друго, отколкото изглеждат. Някои като Хенри Фолз твърдят, че Бор е виждал разлика между наблюдаваните явления и една трансцендентна реалност. Ян Файе не е съгласен с тази позиция и смята, че за Бор квантовият формализъм и комплементарността са били единственото, което можем да кажем за квантовия свят, и че „в трудовете на Бор няма други доказателства, които да показват, че Бор би приписал на атомните обекти вътрешни и независими от измерването свойства на състоянието (макар и съвсем неразбираеми и недостъпни за нас) в допълнение към класическите, които се проявяват при измерването“.
Възходът на нацизма в Германия принуждава много учени да напуснат страната си, защото са евреи или политически противници на нацисткия режим. През 1933 г. фондация „Рокфелер“ създава фонд за подпомагане на учени-бежанци и Бор обсъжда тази програма с президента на фондация „Рокфелер“ Макс Мейсън през май 1933 г. по време на посещението си в Съединените щати. Бор предлага на бежанците временна работа в института, осигурява им финансова подкрепа, урежда отпускането на стипендии от фондация „Рокфелер“ и в крайна сметка им намира места в институции по целия свят. Сред тези, на които помага, са Гидо Бек, Феликс Блох, Джеймс Франк, Джордж де Хевези, Ото Фриш, Хилде Леви, Лиза Майтнер, Джордж Плачек, Юджийн Рабинович, Стефан Розентал, Ерих Ернст Шнайдер, Едуард Телер, Артур фон Хипел и Виктор Вайскопф.
През април 1940 г., в началото на Втората световна война, нацистка Германия нахлува и окупира Дания. За да попречи на германците да открият златните Нобелови медали на Макс фон Лауе и Джеймс Франк, Бор поръчва на дьо Хевези да ги разтвори в aqua regia. В този вид медалите са съхранявани на рафт в Института до края на войната, когато златото е утаено и медалите са преизчислени от Нобеловата фондация. Медалът на самия Бор е дарен на търг на Фонда за подпомагане на Финландия и е продаден на търг през март 1940 г. заедно с медала на Август Крог. По-късно купувачът дарява двата медала на Датския исторически музей в замъка Фредериксборг, където те се съхраняват и до днес.
Бор запазва работата на института, но всички чуждестранни учени напускат.
Среща с Хайзенберг
Бор е бил наясно с възможността за използване на уран-235 за конструиране на атомна бомба, като я споменава в лекции във Великобритания и Дания малко преди и след началото на войната, но не вярва, че е технически възможно да се извлече достатъчно количество уран-235. През септември 1941 г. Хайзенберг, който е станал ръководител на германския проект за ядрена енергия, посещава Бор в Копенхаген. По време на тази среща двамата мъже се усамотяват навън, чието съдържание е предизвикало много спекулации, тъй като и двамата дават различни обяснения. според Хайзенберг той започнал да говори за ядрената енергия, морала и войната, на което Бор изглежда е реагирал, като е прекратил разговора внезапно, без да дава на Хайзенберг намеци за собственото си мнение. Иван Супек, един от учениците и приятелите на Хайзенберг, твърди, че основната тема на срещата е била Карл Фридрих фон Вайцзекер, който е предложил да се опита да убеди Бор да посредничи за постигане на мир между Великобритания и Германия.
През 1957 г. Хайзенберг пише на Робърт Юнг, който тогава работи върху книгата „По-ярко от хиляда слънца“: Лична история на атомните учени. Хайзенберг обяснява, че е посетил Копенхаген, за да съобщи на Бор мнението на няколко германски учени, че производството на ядрено оръжие е възможно с големи усилия и това поражда огромни отговорности за световните учени от двете страни. Когато Бор вижда изображението на Юнг в датския превод на книгата, той изготвя (но така и не изпраща) писмо до Хайзенберг, в което заявява, че така и не е разбрал целта на посещението на Хайзенберг, че е шокиран от мнението на Хайзенберг, че Германия ще спечели войната и че атомното оръжие може да бъде решаващо.
Пиесата „Копенхаген“ на Майкъл Фрейн от 1998 г. изследва какво може да се е случило на срещата между Хайзенберг и Бор през 1941 г. Телевизионната версия на пиесата на BBC е показана за първи път на 26 септември 2002 г., като Стивън Риа е в ролята на Бор, Даниел Крейг – на Хайзенберг, а Франческа Анис – на Маргрете Бор. Преди това същата среща е драматизирана от документалната поредица за наука „Хоризонт“ на Би Би Си през 1992 г. с Антъни Бейт в ролята на Бор и Филип Антъни в ролята на Хайзенберг. Срещата е драматизирана и в норвежкия филм
Проектът „Манхатън
През септември 1943 г. до Бор и брат му Харалд достига съобщение, че нацистите смятат семейството им за еврейско, тъй като майка им е еврейка, и че следователно има опасност да бъдат арестувани. Датската съпротива помага на Бор и съпругата му да избягат по море в Швеция на 29 септември. На следващия ден Бор убеждава шведския крал Густав V да оповести публично готовността на Швеция да предостави убежище на еврейски бежанци. На 2 октомври 1943 г. шведското радио излъчва съобщение, че Швеция е готова да предложи убежище, и бързо след това следва масово спасяване на датските евреи от техните сънародници. Някои историци твърдят, че действията на Бор са довели пряко до масовото спасяване, докато други казват, че макар Бор да е направил всичко възможно за своите сънародници, действията му не са оказали решаващо влияние върху по-широките събития. В крайна сметка над 7000 датски евреи успяват да избягат в Швеция.
Когато новината за бягството на Бор достига до Великобритания, лорд Черуел изпраща телеграма на Бор, в която го моли да дойде във Великобритания. Бор пристига в Шотландия на 6 октомври със самолет de Havilland Mosquito, експлоатиран от British Overseas Airways Corporation (BOAC). Mosquito са невъоръжени високоскоростни самолети-бомбардировачи, които са преоборудвани за превоз на малки, ценни товари или важни пътници. Летейки с висока скорост и на голяма височина, те можеха да пресекат окупираната от Германия Норвегия и въпреки това да избегнат германските изтребители. Бор, екипиран с парашут, летателен костюм и кислородна маска, прекарва тричасовия полет, легнал на матрак в бомбоубежището на самолета. По време на полета Бор не носи летателния си шлем, тъй като той е твърде малък, и следователно не чува указанието на пилота по интеркома да включи кислородния си запас, когато самолетът се издига на голяма височина, за да прелети над Норвегия. Той изгубил съзнание от кислороден глад и се съживил едва когато самолетът се спуснал на по-малка височина над Северно море. Синът на Бор Ааге последва баща си във Великобритания при друг полет седмица по-късно и стана негов личен асистент.
Джеймс Чадуик и сър Джон Андерсън посрещат Бор радушно, но от съображения за сигурност Бор е държан настрана. Той получава апартамент в двореца Сейнт Джеймс и офис в екипа за разработване на ядрени оръжия на British Tube Alloys. Бор е изумен от постигнатия напредък. Чадуик урежда посещение на Бор в Съединените щати като консултант на Tube Alloys, а Ааге е негов асистент. На 8 декември 1943 г. Бор пристига във Вашингтон, окръг Колумбия, където се среща с директора на проекта „Манхатън“ бригаден генерал Лесли Р. Гроувс младши. Той посещава Айнщайн и Паули в Института за напреднали изследвания в Принстън, Ню Джърси, и отива в Лос Аламос в Ню Мексико, където се разработват ядрените оръжия. От съображения за сигурност в Съединените щати той се подвизава под името „Никълъс Бейкър“, а Ейдж става „Джеймс Бейкър“. През май 1944 г. датският съпротивителен вестник „De frie Danske“ съобщава, че е научил, че „известният син на Дания професор Нилс Бор“ през октомври предходната година е избягал от страната си през Швеция в Лондон и оттам е пътувал до Москва, откъдето може да се предполага, че е подкрепял военните усилия.
Бор не остава в Лос Аламос, но прави поредица от продължителни посещения през следващите две години. Робърт Опенхаймер признава, че Бор е действал „като научен баща за по-младите“, най-вече за Ричард Файнман. Цитиран е Бор, който казва: „Те не се нуждаеха от моята помощ при създаването на атомната бомба“. Опенхаймер признава на Бор важен принос в работата по модулираните неутронни инициатори. „Това устройство си оставаше упорита загадка – отбелязва Опенхаймер, – но в началото на февруари 1945 г. Нилс Бор изясни какво трябва да се направи.“
Бор отрано осъзнава, че ядрените оръжия ще променят международните отношения. През април 1944 г. той получава писмо от Петер Капица, написано няколко месеца преди това, когато Бор е в Швеция, с покана да дойде в Съветския съюз. Писмото убеждава Бор, че Съветският съюз е наясно с англо-американския проект и ще се стреми да го догони. Той изпраща на Капица неангажиращ отговор, който показва на властите във Великобритания, преди да го изпрати. Бор се среща с Чърчил на 16 май 1944 г., но установява, че „не говорим на един и същи език“. Чърчил не е съгласен с идеята за откритост към руснаците до такава степен, че пише в писмо: „Струва ми се, че Бор трябва да бъде затворен или във всеки случай да му се даде да разбере, че е много близо до ръба на смъртни престъпления“.
Опенхаймер предлага Бор да посети президента Франклин Д. Рузвелт, за да го убеди, че проектът „Манхатън“ трябва да бъде споделен със Съветския съюз с надеждата да се ускорят резултатите от него. Приятелят на Бор, съдията от Върховния съд Феликс Франкфуртер, информира президента Рузвелт за мнението на Бор и на 26 август 1944 г. се провежда среща между двамата. Рузвелт предлага на Бор да се върне в Обединеното кралство, за да се опита да получи британското одобрение. Когато Чърчил и Рузвелт се срещат в Хайд Парк на 19 септември 1944 г., те отхвърлят идеята да информират света за проекта, а айтемът на разговора им съдържа допълнение, че „трябва да се направят запитвания относно дейността на професор Бор и да се предприемат стъпки, за да се гарантира, че той не е отговорен за изтичането на информация, особено към руснаците“.
През юни 1950 г. Бор изпраща „Отворено писмо“ до ООН, в което призовава за международно сътрудничество в областта на ядрената енергия. През 1950 г., след първия опит с ядрено оръжие, извършен от Съветския съюз, е създадена Международната агенция за атомна енергия по предложение на Бор. През 1957 г. той получава първата в историята награда „Атоми за мир“.
След края на войната Бор се завръща в Копенхаген на 25 август 1945 г., а на 21 септември е преизбран за председател на Датската кралска академия на науките и изкуствата. На 17 октомври 1947 г. на възпоменателно събрание на Академията в памет на починалия през април крал Кристиан X новият крал Фредерик IX обявява, че награждава Бор с Ордена на слона. Обикновено тази награда се присъжда само на кралски особи и държавни глави, но кралят заявява, че тя е в чест не само на Бор, но и на датската наука. Бор изработва свой собствен герб, в който са изобразени тайдзиту (символ на ин и ян) и девиз на латински: contraria sunt complementa, „противоположностите се допълват“.
Втората световна война показа, че науката, и по-специално физиката, вече се нуждае от значителни финансови и материални ресурси. За да избегнат изтичането на мозъци към САЩ, дванадесет европейски държави се обединяват, за да създадат ЦЕРН – научноизследователска организация по подобие на националните лаборатории в САЩ, предназначена за осъществяване на големи научни проекти, надхвърлящи възможностите на всяка една от тях. Скоро възникнаха въпроси относно най-подходящото място за разполагане на съоръженията. Бор и Крамерс смятат, че Институтът в Копенхаген ще бъде идеалното място. Пиер Оже, който организира предварителните дискусии, не е съгласен с това; той смята, че както Бор, така и неговият институт са в разцвета на силите си и че присъствието на Бор ще засенчи другите. След дълги дебати Бор обещава подкрепата си за ЦЕРН през февруари 1952 г., а Женева е избрана за място през октомври. Теоретичната група на ЦЕРН е базирана в Копенхаген, докато през 1957 г. не е готово новото им помещение в Женева. Виктор Вайскопф, който по-късно става генерален директор на ЦЕРН, обобщава ролята на Бор, като казва, че „имаше и други личности, които започнаха и замислиха идеята за ЦЕРН. Ентусиазмът и идеите на другите хора обаче нямаше да са достатъчни, ако човек от неговия ранг не ги беше подкрепил“.
Междувременно през 1957 г. скандинавските страни създават Северния институт по теоретична физика, чийто председател е Бор. Той участва и в създаването на Изследователския институт в Рисо към Датската комисия по атомна енергия и от февруари 1956 г. е негов първи председател.
Бор умира от сърдечна недостатъчност в дома си в Карлсберг на 18 ноември 1962 г. Той е кремиран и прахът му е погребан в семейния парцел на гробището Assistens в квартал Nørrebro в Копенхаген, заедно с тези на родителите му, брат му Харалд и сина му Кристиан. Години по-късно прахът на съпругата му също е погребан там. На 7 октомври 1965 г., на 80-ия му рожден ден, Институтът по теоретична физика към Копенхагенския университет е официално преименуван на това, което неофициално се е наричало в продължение на много години: Институт „Нилс Бор“.
Бор получава многобройни почести и награди. Освен Нобеловата награда той получава медал „Хюз“ през 1921 г., медал „Матеучи“ през 1923 г., медал „Франклин“ през 1926 г., медал „Копли“ през 1938 г., Орден на слона през 1947 г., награда „Атоми за мир“ през 1957 г. и наградата „Сонинг“ през 1961 г. През 1923 г. става чуждестранен член на Кралската холандска академия на науките и изкуствата, а през 1926 г. – на Кралското дружество. Полувековният юбилей на модела на Бор е отбелязан в Дания на 21 ноември 1963 г. с пощенска марка, на която са изобразени Бор, водородният атом и формулата за разликата на две енергийни нива на водорода: hν=ϵ2-ϵ1{displaystyle hu =epsilon _{2}-epsilon _{1}}. Няколко други държави също са издали пощенски марки с образа на Бор. През 1997 г. Датската национална банка започва да пуска в обращение банкнота от 500 крони с портрета на Бор, който пуши лула. На 7 октомври 2012 г., в чест на 127-ия рожден ден на Нилс Бор, на началната страница на Google се появява Google Doodle, изобразяващ модела на Бор на водородния атом. В негова чест е наречен астероид 3948 Бор, лунният кратер Бор и бохриумът – химичен елемент с атомен номер 107.
Източници
