9. Niels Bohr (1885-1962)

När dansken Niels Bohr var tio år gammal tog han fram en cykel och började sakta och metodiskt att förstöra den. Det vill säga, han plockade isär den tills han hade en hög av cykelns minsta beståndsdelar framför sig. Oroade vuxna som hade upptäckt vad pojken höll på med försökte stoppa honom men Niels egen far bröt in och uppmanade den utforskande ynglingen att fortsätta. Niels hade nämligen en plan: att sätta ihop cykeln igen, helt på sitt eget sätt, utefter sina egna idéer. Projektet lyckades. De småkillar som satt runt omkring och nyfiket följde det lilla äventyret kunde inte bidra på något sätt, men historien förtäljer att Niels ändå hade lyckats få dem att känna sig delaktiga.

Anekdoter av det här slaget kan kännas så övertydligt symboliska att man undrar hur tillrättalagda de är. Pojken skulle växa upp och bli en av 1900-talets mest berömda fysiker, där förmågan att bryta isär problem i sina beståndsdelar för att sedan, med kreativitet och briljans, sätta ihop delarna till nya fungerande förklaringsmodeller – ja, det skulle komma att definiera honom. Dessutom hade han en förmåga att samla människor runt sig och göra dem delaktiga. Samtidigt finns det inget som säger att anekdoten inte skulle kunna vara sann. Niels hade en mycket stöttande, akademiskt intresserad familj och redan tidigt odlade han en stor nyfikenhet på hur världen fungerade. Fadern var professor i fysiologi, brorsan skulle komma att excellera i den intressanta kombinationen matematik och fotboll, och Niels son skulle senare precis som sin far föräras nobelpriset i fysik. Arv och miljö tycks ha samspelat på bästa sätt när det kom till släkten Bohr.

Vad gäller miljön, är det också värt att säga några ord om den vidare kontexten. I slutet av 1800-talet var den allmänna uppfattningen inom stora delar av vetenskapen att det viktigaste redan var upptäckt. Nu återstod bara att finslipa på detaljerna, att metodiskt lära sig mer och mer om en värld som man på det stora hela hade lyckats förklara och få grepp om. Den klassiska mekaniken hade varit en succé som förklaringsmodell, vare sig man pratade om mindre fenomen här på jorden eller planeternas banor över himlavalvet. Men när vetenskapsmännen började vända blicken inåt, mot mikrokosmos, så framstod inte världen som så förutsägbar och tydlig längre. Mest känd från denna tid är förstås Albert Einstein, som med sin relativitetsteori fick klassiska uppfattningar om tid och rum att ställas på ända (med häpnadsväckande konsekvenser också för makrokosmos), men det fanns flertalet andra forskare som bidrog till den revolution inom framförallt fysiken som ägde rum i början av förra århundradet. Världen öppnade upp sig på nytt och återigen framstod den som genuint märklig, fascinerande, vördnadsbjudande och svårförståelig. 

En av dessa framstående vetenskapsmän var Max Planck, som lade någon sorts grund för kvantmekaniken. Det var med hjälp av hans tankar som Bohr lyckades lösa ett problem som hade gäckat samtidens fysiker. Dansken hade under sina resor till England under en period arbetat med Ernest Rutherford. Rutherford, ansedd som kärnfysikens fader, hade utvecklat en atommodell som i korthet gick ut på att atomen består av en positivt laddad kärna som omges av ett antal kringsurrande elektroner. So far, so good. Men det fanns ett problem: De negativt laddade elektronerna skulle, om den klassiska fysiken stämde, tappa lite energi i takt med att de far runt i atomen, och därmed så sakteliga dras närmare och närmare den starkt positivt laddade kärnan, för att slutligen slukas upp. Atomen skulle kollapsa. Men det sker uppenbarligen inte. Vad höll elektronerna på plats?

Inspirerad av Plancks kvantfysikaliska tankar, skissade Bohr på en lösning. Han menade att elektronerna rör sig i bestämda banor runt atomkärnan och hålls på plats genom den energi banorna besitter. Elektronerna kan "hoppa" mellan dessa olika banor och det är bara då som elektronerna tillsätts eller avger energi. Om de tillsätts energi hoppar de utåt, till en bana längre ifrån atomkärnan, och om de avger energi hoppar de inåt. Teorin kunde förklara tidigare olösta problem. Exempelvis problemet med varför upphettat väte utstrålade fyra olika färgers ljus. Energin som Bohrs elektroner tappar när de hoppar inåt i sina banor avges just i form av ljus och färgerna stämmer överens med vätets olika atombanor. Bohrs modell förklarade därmed både varför atomerna höll samman och varför de kan avge strålning eller ljus. Rent generellt kunde hans teori också förklara varför olika ämnen har olika grundläggande egenskaper.

Om det här verkar lite flummigt och abstrakt, så är jag rädd att det bara är början. Bohrs atommodell är kanske hans allra största egen upptäckt, men han skulle vara djupt inblandad i kvantfysikens utveckling – och kvantfysiken är ingenting om inte flummig och abstrakt. Framgångarna med atomteorin gav Bohr hög status i hemlandet där han tilldelades en professur i teoretisk fysik och gavs möjligheten att grunda ett helt eget institut för forskning. Niels Bohr-institutet, som det senare skulle komma att heta, blev en samlingsplats för briljanta teoretiker som under danskens överseende utvecklade den moderna kvantfysiken. Ett av de genier som knöts till kretsen runt Bohr var tysken Werner Heisenberg. Han formulerade osäkerhetsprincipen, som i korthet går ut på att det är omöjligt att bestämma en atompartikels läge och hastighet samtidigt, eftersom själva observationen påverkar partikeln. Om man mäter var partikeln befinner sig, kommer man inte kunna få grepp om dess hastighet, och vice versa. För övrigt menade Heisenberg att man inte kan säga att de minsta partiklarna ens existerar innan man har observerat dem: "The idea of an objective real world whose smallest parts exist objectively in the same sense as stones or trees exist, independently of whether or not we observe them ... is impossible". Inga konstigheter, som ni märker.

Eller jo, i princip alla tyckte att det var konstigt. Bohrs och Heisenbergs idéer kom att utgöra stommen till det som kallas Köpenhamnstolkningen av kvantfysiken, och den oroade även upphovsmännen själva. Bohr har konstaterat att de som inte chockas när de första gången stöter på kvantfysiken, omöjligen kan ha förstått den. En av 1900-talets mest tongivande teoretiska fysiker, Richard Feynman, inledde en föreläsning om kvantfysik med att konstatera (bara halvt på skämt) att ingen förstod teorin. Man får helt enkelt bara försöka acceptera att naturen tycks kunna fungera på det här sättet, och lägga undan tankarna på hur i hela friden det kan tänkas hänga ihop. Den mänskliga förmågan är uppenbarligen tillräckligt stor för att upptäcka kvantfysiken, men det är en annan fråga om den är tillräckligt stor för att verkligen förstå den.

Jag ska snart sluta prata kvantyfysik (en god anledning till att hålla tyst är att jag absolut inte bottnar i det här, men ska man tro Feynman är jag åtminstone i gott sällskap), men det är värt att nämna en av de mest kontroversiella implikationerna av teorin. Omöjligheten att kunna förutse vad som händer inne i en atom, där det bästa man kan göra är att bestämma sannolikheten för olika utfall, verkar medföra att det råder en fundamental indeterminism i naturen. Inne i naturens innersta kärnor, det vill säga själva atomerna, sker vissa saker lite på slump, utan orsak. Typ så. Detta inslag av indeterminism bekymrade bland annat Bohrs gode vän Einstein. Denne försökte hitta fel i teorin eftersom han var övertygad om att, som han på ett ungefär sa: "Gud spelar inte tärning". Bohr svarade att Einstein inte ska säga åt Gud vad han ska göra. Heisenberg, som var troende, tröstade sig med att åtminstone Herren själv bör ha koll på de subatomära partiklarnas position och att kausalitetstanken därmed fortfarande har giltighet.

Nu lämnar vi det teoretiska. Det var i stor utsträckning vad Niels Bohr själv också tvingades göra, när de världsliga problemen blev alltmer påträngande. Nazisternas maktövertagande ledde som bekant några år senare till andra världskriget, under vilket Danmark blev ockuperat. Samtidigt hade kvantfysiken skapat de teoretiska förutsättningarna för kärnvapenutveckling. Bohr, som på dramatiska sätt flydde ockupationen (och efter samtal med svenske kungen också bidrog till att Sverige blev en fristad åt tusentals danska judar), skulle så småningom bli involverad i amerikanernas framställande av atombomben. Bohr var konstant orolig över hur vapnet kunde användas i onda syften och skrev ett öppet brev till FN där han pläderade för öppenhet mellan nationer i fråga om forskning och kunskaper på kärnvapenområdet. Kanske kan Bohr anklagas för viss naivitet, men inte ondska, och man ska vara medveten om att tyskarna (med Heisenberg som en av de ledande figurerna) själva arbetade intensivt med att framställa egna kärnvapen. Hitler och kärnvapen var en kombination som man av uppenbara skäl ville undvika till varje pris och därför var det viktigt att besegra axelmakterna innan man hann fram till den punkten.

*

Vad har Bohrs insatser lett till, så här med hundra års distans? Det går att peka på många saker. Modern forskning om mediciner och laser bygger i någon mån på hans teorier och utvecklingen av datorer, kärnkraft, mikrovågsugnar och gud vet hur många fler fenomen står i tacksamhetsskuld till Bohr. Nu är inte jag odelat positiv till naturvetenskapliga framsteg, eftersom de ofta utgör grunden för den tekniska utveckling som jag definitivt inte är odelat positiv till. AI, ett teknologiskt övervakningssamhälle, cyniska sociala medier-företag, hela faderullan – det kan skrämma och deprimera mig. Mår vi bättre av det här? Vet vi vad vi håller på med? 

Som svar på detta kan man förstås anföra alla de tusentals sätt som vetenskapliga framsteg har förbättrat människors liv. Men för mig är det ändå något annat som gör att jag tycker om Niels Bohr. Jag kan ofta känna hur det är ytterst få människor idag som är verkligt nyfikna på det mirakel som är vårt universum. Vi flyter med, mår dåligt över våra misslyckade självförverkliganden, och så dör vi. Människor som Bohr utgör ett sorts motmedel, ett bevis på att man kan leva ett liv i storögd fascination istället för trött likgiltighet. Han kan också fungera som medicin mot den tråkiga känslan av att allt är utforskat, av att det inte finns något som kan kännas som magi. Kvantfysikens totala märklighet, att vi människor har så svårt att verkligen förstå den, upplever jag som uppfriskande och upplivande.

Och atombomben hade säkert några jävlar lyckats utveckla ändå.